Образование и предотвращение образования полиэфирных олигомеров | Анализ и решения проблем с окрашиванием ПЭТ

I. Основная структура и характеристики полиэстера (ПЭТ)

Полиэстер, известный с научной точки зрения как полиэтилентерефталат (ПЭТ), имеет следующую молекулярную структуру:

[-OC-Ph-COOCH₂CH₂O-]ₙ

Полиэфир получают путем этерификации или переэтерификации терефталевой кислоты (ПТА) или диметилтерефталата (ДМТ) этиленгликолем (ЭГ) с последующей поликонденсацией. Получаемый полимер обычно имеет молекулярную массу от 18 000 до 25 000.

Процесс полимеризации представляет собой типичную реакцию ступенчатой ​​поликонденсации. В промышленном производстве степень полимеризации постепенно увеличивается, но неизбежно остается определенное количество мономеров и олигомеров.

II. Механизм образования полиэфирных олигомеров

Процесс полимеризации полиэфира можно разделить на три этапа:

Начальная стадия: мономеры постепенно образуют олигомеры.

Промежуточная стадия: олигомеры продолжают конденсироваться и образовывать полимеры.

Поздняя стадия: Молекулярная масса увеличивается, вязкость системы увеличивается, и реакция имеет тенденцию к завершению.

Поскольку реакция полимеризации протекает ступенчато, в готовом продукте из ПЭТ неизбежно присутствует небольшое количество олигомеров.

Среди них наиболее важным олигомером является:

▶ Циклические тримеры

Циклические тримеры составляют примерно 70–80% от общего количества полиэфирных олигомеров и имеют следующие характеристики:

Высокосимметричная структура

Легко кристаллизуется и осаждается

Высокая температура плавления (около 310 ℃)

Чрезвычайно низкая растворимость (<2 мг/л) в условиях высокотемпературного крашения (130–135 ℃).

Следовательно, это самый важный «загрязнитель» в процессе окрашивания полиэстера.

▶ Линейные олигомеры

Линейные олигомеры составляют примерно 25% композиции. Они обладают определенными полярными концевыми группами и демонстрируют некоторую растворимость в воде, что приводит к относительно незначительному влиянию на окрашивание.

III. Влияние полиэфирных олигомеров на крашение и обработку

В процессах крашения при высоких температурах и давлении с использованием дисперсных красителей полиэфирные олигомеры могут вызвать несколько проблем:

Отложения на поверхностях оборудования, влияющие на циркуляцию и эффективность теплообмена.

Осадки на тканевых поверхностях, вызывающие появление цветных пятен и дефектов.

Миграция на поверхности волокон, влияющая на ощущение рук и блеск.

Увеличение коэффициента трения пряжи, снижение производительности обработки.

В сочетании с дисперсными красителями, образующими стойкие пятна или проблемы с выцветанием цвета.

Типичное явление: на поверхности ткани появляются белые порошкообразные или восковые отложения.

IV. Методы предотвращения и борьбы с полиэфирными олигомерами

Чтобы решить проблему полиэфирных олигомеров, контроль может осуществляться как через технологический аспект, так и через вспомогательные агенты:

1. Управление системой щелочного крашения

В определенных щелочных условиях сложноэфирные связи в олигомерах могут подвергаться гидролизу с образованием водорастворимых карбоксилатов, тем самым снижая склонность к осаждению.

Преимущества: Уменьшает кристаллизацию олигомеров.

Текущее состояние: Некоторые щелочестойкие дисперсные системы красителей уже используются в промышленном производстве.

2. Использование агентов для удаления олигомеров

Высокотемпературные средства для удаления олигомеров обычно состоят из смесей анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ, которые могут:

Улучшить диспергируемость олигомеров

Подавить осаждение кристаллов

Уменьшить отложения на оборудовании и тканях

В практическом применении он может значительно улучшить проблемы с цветными пятнами и пятнами.

3. Процесс высокотемпературного прямого дренажа

Использование метода высокотемпературного дренажа на поздних стадиях крашения позволяет эффективно снизить адгезию олигомеров к волокнам и оборудованию.

4. Технология биоферментной обработки.

Исследования показали, что кутиназа может эффективно разрушать циклические тримеры.

Использование его в сочетании с высокоэффективным диспергатором может еще больше повысить эффективность удаления, что представляет собой экологически безопасное направление развития.

5. Сократите использование вспомогательных красителей-носителей.

Некоторые красящие носители могут способствовать миграции или осаждению олигомеров; поэтому их использование следует свести к минимуму или максимально заменить в ходе оптимизации процесса.

V. Заключение

Полиэфирные олигомеры, особенно циклические тримеры, являются одним из важных факторов, влияющих на качество крашения полиэфирных волокон.

За счет оптимизации процесса крашения, выбора соответствующих вспомогательных веществ и внедрения экологически чистой технологии ферментной обработки их негативное влияние на:

Равномерность окрашивания

Эффективность работы оборудования

Качество внешнего вида готовой продукции

Это повышает общую стабильность производства и качество продукции.