一种改性聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性聚酯及其制备方法，改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5‑10个碳原子的直链碳链的二元醇链段。改性聚酯的制备方法为将对苯二甲酸与含支链的二元醇，在浓硫酸的催化，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；然后将对苯二甲酸和乙二醇配成进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；最后将两者搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，进行低真空阶段和高真空阶段的缩聚反应，制得改性聚酯。改性聚酯内部分子链间的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的聚酯，有利于染色剂等微小颗粒进入改性聚酯内部的程度，染色速率提高。

Modified polyester and preparation method thereof

The present invention relates to a modified polyester and its preparation method, modified polyester segments from terephthalic acid and ethylene glycol chains and branched diols chain segments, diol chain segments containing branched chain diols refers to straight chain branches are located in a non terminal carbon diol in chain segments and branched chain for the 5 containing 10 carbon atoms. Preparation method for terephthalic acid and branched diols modified polyester resins, catalysis in concentrated sulfuric acid, the esterification of terephthalic acid glycol ester obtained; then terephthalic acid and ethylene glycol as esterification by ethylene terephthalate; the two mixing in the catalyst and stabilizer under the action of polycondensation of low vacuum and high vacuum stage stage, prepared modified polyester. The increase of the space gap between the molecular chains of the modified polyester is much larger than that of the non branched polyester at the same temperature.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属聚酯
，涉及一种改性聚酯及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET纤维或聚酯纤维)纤维自问世以来，具有断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性等一系列优良性能，且织物具有抗皱免资，挺括性好等优点，广泛应用于服装、家纺等领域。但由于PET的结晶度高，结构致密，且分子链上没有与染料相结合的官能团，致使染料分子很难进入纤维内部，染色困难。无法满足人们对鲜艳靓丽、风格独特的织物需求。造成PET染色困难的原因为PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，它的主链含有刚性的苯环和柔性的烃基，而直接与苯环相连接的酯基与苯环又构成了刚性的共轭体系，从而制约了其柔性链段的自由旋转。这种结构增加了分子链段运动的壁垄，导致PET的玻璃化转变温度较高，需要在很高的温度条件下促进染料分子向纤维内部的扩散，完成染色步骤。另外，PET的分子链规整，结晶性好，分子链排列紧密，并且分子链上没有与染料分子发生作用的极性基团，使PET纤维的上色更加困难。因此，通常的PET纤维的染色一般高温高压下，选择分散染料染色，当温度达到PET纤维得玻璃化温度以上时其自由体积增加的程度小，染色速率不高，染色性能差。因此，高温高压法所带来的能耗以及上染率低是现在面临的主要问题。另外，PET纤维熔体粘度较高，不利于加工。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种改性聚酯及其制备方法，本专利技术在改性聚酯的分子链中引入含支链的二元醇链段，一定温度条件下，改性聚酯内部分子链间的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的聚酯，有利于染色剂等微小颗粒进入改性聚酯内部的程度，提高改性聚酯制备的改性聚酯纤维改性的染色速率；改性聚酯相对于无支链的聚酯的熔体粘度也会降低，有利于降低加工温度，减少降解速率，方便加工；另外含支链的二元醇链段对改性聚酯的结构规整性没有大的破坏，保持了聚酯的优良性能。一种改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇链段。作为优选的技术方案：如上所述的一种改性聚酯，所述改性聚酯在温度为80～130℃下，内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％；在260～290℃下，熔体粘度下降10-20％；所述的分子链间的空间间隙增大是指改性聚酯与常规聚酯在相同温度的分子链间的空间间隙的对比；所述熔体粘度下降是指改性聚酯与常规聚酯在相同温度的熔体粘度的对比。如上所述的一种改性聚酯，所述含支链的二元醇链段为2-戊基-1,3丙二醇链段、2-己基-1,3丙二醇链段、2-庚基-1,3丙二醇链段、2-辛基-1,3丙二醇链段、2-壬基-1,3丙二醇链段、2-癸基-1,3丙二醇链段、2-戊基-1,4丁二醇链段、2-己基-1,4丁二醇链段、2-庚基-1,4丁二醇链段、2-辛基-1,4丁二醇链段、2-壬基-1,4丁二醇链段、2-癸基-1,4丁二醇链段、2-戊基-1,5戊二醇链段、2-己基-1,5戊二醇链段、2-庚基-1,5戊二醇链段、2-辛基-1,5戊二醇链段、2-壬基-1,5戊二醇链段、2-癸基-1,5戊二醇链段、2-戊基-1,6己二醇链段、2-己基-1,6己二醇链段、2-庚基-1,6己二醇链段、2-辛基-1,6己二醇链段、2-壬基-1,6己二醇链段或2-癸基-1,6己二醇链段中的一种以上；所述含支链的二元醇链段与乙二醇链段的摩尔百分比值为2～5％。如上所述的一种改性聚酯，所述改性聚酯的数均分子量为15000～30000。如上所述的一种改性聚酯，包括以下步骤：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备：将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料加入反应器中，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；在改性聚酯大分子长链上引入含支链的二元醇链段，而支链的长短和数量对改性聚酯的结晶性能和流动行为的影响较大，支链长度太短达不到聚酯改性的目的，长度太长会引起新的缠结，影响其流动行为，当支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链时，在一定温度条件下，改性聚酯内部分子链间的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的聚酯，有利于染色剂等微小颗粒进入改性聚酯内部的程度，提高染色速率，同时，改性聚酯熔体粘度降低，便于进一步的加工。(2)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后加入反应器中，进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；(3)改性聚酯的制备：在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下，依次进行低真空阶段的缩聚反应和高真空阶段的缩聚反应，制得改性聚酯。如上所述的改性聚酯的制备方法，具体包括以下步骤：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备：将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料加入反应器中，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为180～240℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点；得到对苯二甲酸二元醇酯；(2)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后加入反应器中，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点，得到对苯二甲酸乙二醇酯；(3)改性聚酯的制备：在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合15-20分钟后，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260～270℃，反应时间为30～50分钟；然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力降至绝对压力小于100Pa，反应温度控制在275～280℃，反应时间50～90分钟，制得改性聚酯。本专利技术的一种改性聚酯的制备方法，所述步骤(1)中，对苯二甲酸与含支链的二元醇的摩尔比为1:1.3-1.5；浓硫酸加入量为对苯二甲酸重量的0.3-0.5％；所述浓硫酸的浓度为50-60wt％。如上所述的一种聚酯纤维的制备方法，所述步骤(2)中，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0。如上所述的一种聚酯纤维的制备方法，所述步骤(3)中，所述对苯二甲酸二元醇酯与对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔百分比值为2～5％；所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，催化剂加入量为对苯二甲酸总重量的0.01％～0.05％；所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯，稳定剂加入量为所述对苯二甲酸总重量的0.01％～0.05％。如上所述的一种改性聚酯的制备方法，所述含支链的二元醇为2-戊基-1,3丙二醇、2-己基-1,3丙二醇、2-庚基-1,3丙二醇、2-辛基-1,3丙二醇、2-壬基-1,3丙二醇、2-癸基-1,3丙二醇、2-戊基-1,4丁二醇、2-己基-1,4丁二醇、2-庚基-1,4丁二醇、2-辛基-1,4丁二醇、2-壬基-1,4丁二醇、2-癸基-1,4丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚酯，其特征是：所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5‑10个碳原子的直链碳链的二元醇链段。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚酯，其特征是：所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇链段。2.根据权利要求1所述的一种改性聚酯，其特征在于，所述改性聚酯在温度为80～130℃下，内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％；在260～290℃下，熔体粘度下降10-20％。3.根据权利要求1所述的一种改性聚酯，其特征在于，所述含支链的二元醇链段为2-戊基-1,3丙二醇链段、2-己基-1,3丙二醇链段、2-庚基-1,3丙二醇链段、2-辛基-1,3丙二醇链段、2-壬基-1,3丙二醇链段、2-癸基-1,3丙二醇链段、2-戊基-1,4丁二醇链段、2-己基-1,4丁二醇链段、2-庚基-1,4丁二醇链段、2-辛基-1,4丁二醇链段、2-壬基-1,4丁二醇链段、2-癸基-1,4丁二醇链段、2-戊基-1,5戊二醇链段、2-己基-1,5戊二醇链段、2-庚基-1,5戊二醇链段、2-辛基-1,5戊二醇链段、2-壬基-1,5戊二醇链段、2-癸基-1,5戊二醇链段、2-戊基-1,6己二醇链段、2-己基-1,6己二醇链段、2-庚基-1,6己二醇链段、2-辛基-1,6己二醇链段、2-壬基-1,6己二醇链段或2-癸基-1,6己二醇链段中的一种以上；所述含支链的二元醇链段与乙二醇链段的摩尔百分比值为2～5％。4.根据权利要求1所述的一种改性聚酯，其特征在于，所述改性聚酯的数均分子量为15000～30000。5.如权利要求1-4中任一项所述的改性聚酯的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备：将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料后，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；(2)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后，进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；(3)改性聚酯的制备：在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下，依次进行低真空阶段的缩聚反应和高真空阶段的缩聚反应，制得改性聚酯。6.根据权利要求5所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征是：具体包括以下步骤：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备：将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料后加入反应器中，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为180～240℃，当酯化反应中的水馏出量达到理...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，刘志立，李文刚，汤方明，王丽丽，尹立新，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32