一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯及其合成方法。其采用PTA与EG低温酯化，采用Ti-Sb复合催化剂，添加耐水解单体，辅助纺粘高速高倍拉伸的无机添加剂，添加抗紫外线剂经过预缩聚及终缩聚反应后得到特性粘度为0.68-0.72dl/g，端羧基含量为28-34mmol/t，DEG含量小于0.8％，熔点大于260℃，含水率小于0.1％，粉末含量小于0.01％，灰分含量小于0.01％且适合纺丝拉伸速度为5000-6000m/min的耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯及其合成方法。
技术介绍
聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET)由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)聚合而成，它具有优异的机械、物理及化学性能、良好的加工性能，被广泛用作纤维、薄膜、树脂以及其他模塑产品的生产。但由于聚酯末端基对水汽敏感，特别是在高温潮湿环境下的耐水解性差，极易受其残存末端酸基催化而水解，造成力学性能和其他性能的劣化，很大程度上限制了其在产业上的应用。一般情况下，聚酯端羧基含量越高，聚酯的耐水解型越差，这是因为聚酯主链中含有酯键，末端基是羧基和羟基，导致聚酯的耐水解性能较差，特别是因为聚酯水解为自加速反应，酸含量增加会加速水解。目前大多以加入含有功能官能团的封端剂来改进聚酯的耐水解性。专利CN1312327A公开了利用环氧基和氨基基团高分子封端剂来改善聚酯的耐水解性，但封端剂的制备过程复杂，加上环氧基团化合物的共混反应活性不高，反应过程中需大量添加，导致成本增加。再者Bhatt在国际申请WO83/1253中公开了通过加入将某些预掺混到另一热塑性材料中的聚酯稳定剂可以提高聚酯单丝的水解稳定性，推荐的稳定剂为碳化二亚胺。但是，混入稳定剂的热塑性材料可能对聚酯制品的其它性能产生不利的影响。纺粘非织造布于20世纪50年代末，由美国杜邦公司首先工业化生产，随后世界各国相继开始研究开发和应用该技术。经过几十年的发展，纺粘非织造布在生产工艺、产品性能以及生产效率等方面都有了长足的发展和提高。纺粘非织造布的生产速度从最初的每分钟几十米已提高到目前的800米/分，纺丝速度最高已达到6000～8000米/分，成网的均匀性和产品质量越来越好，其用途涵盖了民用、产业用、农用、医用、卫生用及土木工程等各个领域。由于纺粘法生产的非织造布主要产品对象之一是耐久性工程材料，例如聚酯纤维非织造布与沥青或聚氨酯等成为复合材料用于代替传统的石棉沥青防水卷材，因此在高温、多湿环境下保持聚酯纤维应有的物理机械性能是耐久性的关键。提高聚酯的耐久性可以从以下几个方面着手，首先要确保高聚物能有效抵抗紫外线(即光老化，聚烯烃最差，含萘环最好)、其次要提高高聚物的耐水解性(尤其是聚酯类的高聚物易水解)再有就是要提高高聚物的耐热蠕变性(即应力松弛，橡皮筋就是最典型例子，长期拉伸，消除外力，失去弹性)。纺粘非织造布纺丝速度高低虽然主要取决设备本身设计能力，但就一条生产线来讲，提高纺丝速度不仅能提高产量，更主要的是能提高单丝强度，改善分丝质量，从而大大改善成品均匀度。使用不同的聚酯切片对纺丝工艺有一定的影响，而且对成品质量也有很大影响。对于常规聚酯用于高速纺纺粘非织造布纺丝过程中，随着纺丝速度的提高，聚酯大分子来不及取向，造成结晶度降低，纤维强度降低，纺丝断头率增加，毛丝会相应增加。因此如何在同一设备上提高纺丝速度，成了纺丝用户极为迫切需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决聚酯易水解问题，并在现有纺粘设备的基础上提高纺丝速度，本专利技术提供了一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯及其合成方法。本专利技术所采用的技术方案如下。本专利技术提供一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯的合成方法，其以对苯二甲酸与乙二醇为原料，先在钛系催化剂的乙二醇溶液作用下进行酯化反应，反应至酯化率至少为92％；再在锑系催化剂乙二醇溶液、耐水解单体、无机添加剂和抗紫外线剂的作用下，经过预缩聚反应得到特性粘度为0.3～0.5dl/g的预聚物；最后进行终缩聚反应，得到聚酯熔体，经铸带、冷却切粒，干燥后得到耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯。本专利技术中，所述耐水解单体选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酰基乙酸三乙酯或双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙盐Irganox1330中任一种，其添加量为0.01-0.08％，以聚酯理论重量计。本专利技术中，所述无机添加剂选自纳米级的硫酸钡、二氧化钛或二氧化硅中的一种或多种，其添加量为0.25-0.45％，以聚酯理论重量计。本专利技术中，所述抗紫外线剂选自2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚(UV-234)、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(UV-1577)或双苯并恶唑二苯乙烯中的一种或多种，其添加量为0.01-0.08％，以聚酯理论重量计。本专利技术中，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1：1.05-1：2.5；优选的，对苯二甲酸与乙二醇摩尔比为1:1.05-1:1.8。所述钛系催化剂选自乙二醇钛、钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯中的一种或多种，所述钛系催化剂乙二醇溶液浓度为0.01-0.1wt％，钛系催化剂中的钛原子含量为0.00005-0.0005％，以聚酯理论重量计；所述锑系催化剂选自乙二醇锑，三氧化二锑或醋酸锑中至少一种，锑系催化剂的锑原子含量为0.01～0.03％，以聚酯理论重量计算；锑系催化剂乙二醇溶液浓度为2～8wt％。本专利技术中，酯化反应时，温度为220-280℃，表压为0.05-0.15MPa，停留时间2-3小时；预缩聚反应时，绝对压力为2000～5000Pa，温度为260～290℃，停留时间0.5-1.5小时；终缩聚反应时，绝对压力为10～2000Pa，温度为270～300℃，停留时间2-3小时；优选的，酯化反应温度为230～265℃、表压为0.08～0.12MPa；所述预缩聚反应时，绝对压力为2000～5000Pa，温度为265～285℃；终缩聚反应时，绝对压力为10～2000Pa，温度为275～288℃。本专利技术还进一步提供上述制备方法得到的耐水解高速纺纺粘专用聚脂，其特性粘度为0.68-0.72dl/g，端羧基含量为18-24mmol/t，DEG含量小于0.8％，熔点大于260℃，含水率小于0.1％，灰分小于0.01％且适合纺丝拉伸速度为5000-6000m/min的耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术采用锑钛复合催化剂，一方面提高了聚合反应速度，确保耐水解专用聚酯切片更加环保，聚酯熔体内金属杂质更少，有效提高聚酯切片的粘度；(2)本专利技术通过添加特殊的耐水解剂和抗紫外线剂参与聚合反应过程，可以有效降低聚酯切片的端羧基含量，确保聚酯产品具有耐水解性和抗紫外辐射和抗老化性；(3)本专利技术通过提高聚酯熔体特性粘度和分子量，并通过特选无机添加剂，可以辅助提高纤维成型过程中的结晶度，增加纤维强力，从而提高纺丝速度和拉伸倍率。具体实施方式下面根据具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。本专利技术的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本专利技术。性能测试方法特性粘度、熔点、端羧基色相、DEG残余含量等性能，根据国标GB/T14190-2008纤维级聚酯切片(PET)试验方法测试。耐水解性的测试(BB％)：取一定量共聚酯粒料置于密封的耐水解处理体系，在155℃、0.46MPa的水蒸气条件下处理6h，然后将处理后的样品干燥后测定其特性粘度，比较处理前后聚酯切片粘度的变化，即BB％的变化，BB％＝0.27×([IV1]-4/3-[IV0]-4/3)方程中，IV0代表水解处理前聚酯的特性黏度，IV1代表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯的合成方法，其特征在于：其以对苯二甲酸与乙二醇为原料，先在钛系催化剂的乙二醇溶液作用下进行酯化反应，反应至酯化率至少为92％；再在锑系催化剂乙二醇溶液、耐水解单体、无机添加剂和抗紫外线剂的作用下，经过预缩聚反应得到特性粘度为0.3～0.5dl/g的预聚物；最后进行终缩聚反应，得到聚酯熔体，经铸带、冷却切粒，干燥后得到耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯。

【技术特征摘要】
1.一种耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯的合成方法，其特征在于：其以对苯二甲酸与乙二醇为原料，先在钛系催化剂的乙二醇溶液作用下进行酯化反应，反应至酯化率至少为92％；再在锑系催化剂乙二醇溶液、耐水解单体、无机添加剂和抗紫外线剂的作用下，经过预缩聚反应得到特性粘度为0.3～0.5dl/g的预聚物；最后进行终缩聚反应，得到聚酯熔体，经铸带、冷却切粒，干燥后得到耐水解高速纺纺粘非织造布用聚酯。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述耐水解单体选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酰基乙酸三乙酯或双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙盐Irganox1330中任一种，其添加量为0.01-0.08％，以聚酯理论重量计。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述无机添加剂选自纳米级的硫酸钡、二氧化钛或二氧化硅中的一种或多种，其添加量为0.25-0.45％，以聚酯理论重量计。4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述抗紫外线剂选自2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚(UV-234)、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(UV-1577)或双苯并恶唑二苯乙烯中的一种或多种，其添加量为0.01-0.08％，以聚酯理论重量计。5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1：1.05-1：2....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱刚，林永明，沈伟，任明利，陆慧良，周向群，林雪梅，郭永林，董艳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化上海石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11