一种高流动亲水共聚酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高流动亲水共聚酯的制备方法。将改性组分吐温(或聚山梨酯，以下简称吐温)与二元醇按照一定的质量比下混合打浆，在聚酯完成酯化阶段时添加，同时补充一定质量的钛系酯交换催化剂。钛系酯交换催化剂催化活性高，可以保证酯交换反应的快速、高效反应，吐温与酯化物在较低温度下完成酯交换过程。酯交换反应完成后，再经缩聚反应制备高流动亲水共聚酯。吐温分子结构中HO‑[CH2CH2O]‑链段可以与聚酯酯化物反应接入到聚酯分子链中，同时由于聚酯本身的芳香环空间位阻大，HO‑[CH2CH2O]‑无法实现全部反应，避免了支化交联的副反应发生。本发明专利技术的柔性亲水性聚酯可以广泛应用于制备吸湿排汗、抗静电纤维，作为贴身面料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属聚酯
，涉及一种高流动亲水共聚酯的制备方法，特别是涉及一种具有高流动性降低热降解副反应同时显著提升聚酯亲水性的聚酯制备方法。
技术介绍
聚酯纤维是目前纺织领域中最主要原料材料，但是由于聚酯本身的分子结构排列规整，结晶度高、模量大，作为服用领域纤维存在手感发硬的问题，影响了其舒适性；同时聚酯分子缺乏极性亲水性官能团，纤维的吸湿性很差，在标准环境下纤维的回潮率仅为0.4％，而天然纤维棉回潮率达到了7.5％。聚酯纤维的手感发硬与吸湿性差在很多场合制约了聚酯技术的进一步发展，比如：常规聚酯分子链中苯环构成了刚性骨架，缺乏柔性大分子，导致了聚酯纤维手感发硬，在服用纤维领域，严重影响了其舒适性。聚酯纤维分子链中缺乏极性官能团，吸湿性差，作为服用领域穿着用，易产生闷热感。而天然纤维棉纤维分子链中含有大量的羟基官能团。聚酯纤维分子链中缺乏极性官能团，易产生静电的聚集，造成了对灰尘的吸附作用，致使抗污能力下降。常规聚酯纤维分子链排列规整，结晶度高，缺乏极性官能团，染料分子很难进入晶区，纤维的染色需要在高温高压条件下进行，染色性能主要受非晶区进行调控。聚酯的苯环刚性骨架造成纤维在服用、家纺领域中存在手感发硬，柔软性不如天然纤维，对舒适性产生了严重的影响。针对这些问题，通过共聚合改性的方法在聚酯中引入具有吸附基团的单体或大分子链改善聚酯的亲水性能是一种重要的改性手段。现有的共聚合改性组分包括了以下：(1)含有多羟基官能团(-OH、-NH2、-COOH)的单体，如山梨醇、季戊四醇等，但是这类单体在聚酯高温条件下极易发生支化交联的副反应，造成聚合不稳定，甚至严重的聚合事故；(2)利用含有强吸附基团的柔性链，如含有强吸附基团(磺酸盐)的间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)，可以明显的提升聚酯的亲水性能，也不会造成支化交联的副反应，但是所制备的共聚酯熔体流动过程中，磺酸盐基团强作用力会造成流动性能下降造成熔体粘度降严重，纤维的可纺性大大降低。针对以上两个方面的不足，本专利技术从聚酯分子结构设计出发，在保证显著提升聚酯亲水性能的同时，提升聚酯的流动性能，降低流动温度，从而避免因热降解所产生的严重粘度降对纺丝性能的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高流动亲水共聚酯的制备方法，特别是提供特别是涉及一种具有高流动性降低热降解副反应同时显著提升聚酯亲水性的聚酯制备方法。一般共聚合改性单体或组分引入到聚酯中时一方面会对聚合稳定性造成影响；另一方面会由于改性基团或链段引入后，共聚酯的在高温添加下热降解因素导致纺丝性能大大降低。除此以外，往往引入的改性组分在高比例添加量下会与聚酯发生相分离现象，同样会造成共聚酯的可纺性下降。本专利技术基于以上共聚改性中存在问题，对改性组分的结构进行了重新筛选与优化，引入特定相对分子量大小的聚山梨酯，简称吐温，其化学结构中含有多个柔性亲水链段，同时含有疏水特性的烷基链段。在聚酯完成酯化阶段将吐温与二元醇配置好的浆液添加到反应体系中，同时引入具有高效催化活性的钛系催化剂，保证吐温上亲水柔性链段与酯化物在较低温度下充分酯交换反应。由于空间位阻效应，吐温上含有的亲水柔性链段无法全部进行反应，存在游离的链段。游离的链段在熔融状态下促进共聚酯的流动，减小共聚酯流动温度，进而降低亲水共聚酯的热降解过程，提高共聚酯的熔体品质。同时吐温中-CH2(CH2)9CH3链段与聚酯具有良好的相容性，避免在吐温高添加时的相分离造成的可纺性降低等问题。一种高流动亲水共聚酯含有的柔性链段，可以实现在较低温度下实现熔融流动，降低热降解反应，提升纤维的可纺性。本专利技术的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，依次包括聚酯酯化反应、改性组分吐温/二元醇打浆和酯交换、缩聚反应，具体步骤为：(1)聚酯酯化反应：将对苯二甲酸、二元醇按照摩尔比1:1.1～1.4配置成浆液，同时添加一定质量分数的热稳定性、抗氧化剂、防醚剂。在酯化反应器一定温度、压力下完成酯化反应，酯化结束以出水量作为反应转化率的技术依据；所述的聚酯酯化反应带微压可以加快反应速率；添加防醚剂、热稳定性，抗氧化剂可以抑制聚酯酯化过程中副反应的发生(如乙二醇自缩聚生成二甘醇等)；所述聚酯酯化反应的压力为0.01～0.5MPa，反应的温度为230～260℃，反应的时间为2～4h；当酯化反应出水量达到理论出水量的90～95％，完成酯化反应；所述二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇中的一种以上；所述在聚酯酯化反应开始之前，还加入热稳定剂、抗氧化剂、防醚剂；所述热稳定剂的加入量为二元酸质量的0.001～0.02％；所述抗氧化剂的加入量为二元酸质量的0.001～0.03％；所述的防醚剂为二元酸质量的100～500ppm；所述热稳定剂为磷酸三甲酯和烷基磷酸二酯或三(壬苯基)亚磷酸酯的其中之一或其混合物；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168或抗氧化剂616其中之一或其混合物。所述防醚剂为防醚剂为醋酸钠或醋酸钴中的一种以上。(2)改性组分吐温/二元醇打浆：将改性组分吐温与二元醇在一定温度下混合打浆，同时添加酯交换催化剂、形成均匀的改性组分浆液；所述的改性组分吐温为吐温20、60、80系列，或是不同系列吐温的混合物；所述与改性组分吐温打浆的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇中的一种以上；所述催化剂为钛系催化剂；所述钛系催化剂为钛酸四丁酯和/或乙二醇钛中的一种以上；所述的钛系催化剂添加量为对苯二甲酸乙二醇酯的100～250ppm；所述的改性组分吐温添加量为聚对苯二甲酸质量分数的0.5～50wt％；所述的改性组分吐温与二元醇混合打浆质量比为二元醇相对改性组分吐温添加量的0.5～5wt％；所述的改性组分吐温与二元醇在打浆温度为40～60℃；(3)酯交换、缩聚反应：将改性组分吐温浆液添加到聚酯酯化物中进行酯交换反应，最后再经过缩聚反应制得高流动性亲水共聚酯；所述的酯交换反应的压力为0.1～0.5MPa，反应的温度为240～270℃，反应的时间为0.5～2h；所述缩聚反应的温度保持在260～280℃，缩聚反应持续2～4h。所述完成酯交换反应后再经缩聚反应得到高流动性亲水共聚酯，共聚酯的流动温度200～240℃，共聚酯标准吸湿率0.5～5％，表面润湿接触角≤45°。作为优选的技术方案：如上所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，所述聚酯酯化反应的压力为0.01～0.5MPa，反应的温度为230～260℃，反应的时间为2～4h；当酯化反应出水量达到理论出水量的90～95％，完成酯化反应；如上所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，所述二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇中的一种以上；如上所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，所述热稳定剂的加入量为二元酸质量的0.001～0.02％；所述抗氧化剂的加入量为二元酸质量的0.001～0.03％；所述防醚剂的加入量为二元酸质量的100～500ppm；如上所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，所述热稳定剂为磷酸三甲酯和烷基磷酸二酯或三(壬苯基)亚磷酸酯的其中之一或其混合物；如上所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168或抗氧化剂616其中之一或其混合物。如上所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，所述防醚剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高流动亲水共聚酯的制备方法，其特征是：依次包括聚酯酯化反应、改性组分吐温/二元醇打浆和酯交换、缩聚反应，具体步骤为：(1)聚酯酯化反应：将对苯二甲酸、二元醇按照摩尔比1:1.1～1.4配置成浆液，同时添加一定质量分数的热稳定性，抗氧化剂、防醚剂。在酯化反应器一定温度、压力下完成酯化反应，酯化结束以出水量作为反应转化率的技术依据；所述聚酯酯化反应的压力为0.01～0.5MPa，反应的温度为230～260℃，反应的时间为2～4h；当酯化反应出水量达到理论出水量的90～95％，完成酯化反应；(2)改性组分吐温/二元醇打浆：将改性组分吐温与二元醇在一定温度下混合打浆，同时添加酯交换催化剂、形成均匀的改性组分浆液；所述的改性组分添加量为聚对苯二甲酸质量分数的0.5～50wt％；所述的改性组分吐温与二元醇混合打浆质量比为二元醇相对改性组分吐温添加量的0.5～5wt％；所述的改性组分吐温与二元醇在打浆温度为40～60℃；(3)酯交换、缩聚反应：将改性组分吐温浆液添加到聚酯酯化物中进行酯交换反应，最后再经过缩聚反应制得高流动性亲水共聚酯；所述的酯交换反应的压力为0.1～0.5Mpa，反应的温度为240～270℃，反应的时间为0.5～2h；所述缩聚反应的温度保持在260～280℃；所述缩聚反应持续2～4h。...

【技术特征摘要】
1.一种高流动亲水共聚酯的制备方法，其特征是：依次包括聚酯酯化反应、改性组分吐温/二元醇打浆和酯交换、缩聚反应，具体步骤为：(1)聚酯酯化反应：将对苯二甲酸、二元醇按照摩尔比1:1.1～1.4配置成浆液，同时添加一定质量分数的热稳定性，抗氧化剂、防醚剂。在酯化反应器一定温度、压力下完成酯化反应，酯化结束以出水量作为反应转化率的技术依据；所述聚酯酯化反应的压力为0.01～0.5MPa，反应的温度为230～260℃，反应的时间为2～4h；当酯化反应出水量达到理论出水量的90～95％，完成酯化反应；(2)改性组分吐温/二元醇打浆：将改性组分吐温与二元醇在一定温度下混合打浆，同时添加酯交换催化剂、形成均匀的改性组分浆液；所述的改性组分添加量为聚对苯二甲酸质量分数的0.5～50wt％；所述的改性组分吐温与二元醇混合打浆质量比为二元醇相对改性组分吐温添加量的0.5～5wt％；所述的改性组分吐温与二元醇在打浆温度为40～60℃；(3)酯交换、缩聚反应：将改性组分吐温浆液添加到聚酯酯化物中进行酯交换反应，最后再经过缩聚反应制得高流动性亲水共聚酯；所述的酯交换反应的压力为0.1～0.5Mpa，反应的温度为240～270℃，反应的时间为0.5～2h；所述缩聚反应的温度保持在260～280℃；所述缩聚反应持续2～4h。2.根据权利要求1所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，其特征在于，所述二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种高流动亲水共聚酯的制备方法，其特征在于，所述的在聚酯酯化反应开始之前，还加入热稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕艳，吉鹏，王朝生，郑立康，冯赛花，
申请(专利权)人：江苏德赛化纤有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32