聚酯酰胺及其制备方法以及由该聚酯酰胺制得的纤维技术

本发明专利技术公开了一种聚酯酰胺及其制备方法以及由该聚酯酰胺制得的纤维，该聚酯酰胺由m为不同数值的多个下述结构单元组成，式中m为≥1的整数，x为2～18的整数，y为2～18的整数，R1～R4各自独立地选自H或C1～C4烷基。本发明专利技术的聚酯酰胺可有效降低聚酯纤维分子结构的紧密性，可以以更少的酰胺键、更低的成本实现聚酯性能优化，解决了部分聚酯酰胺含有凝胶和纺丝过程中纤维条干不匀率偏高以及纺丝组件更换周期偏短等问题。另外由于控制了酰胺结构的分散性使得整个分子链结构均一，在纺丝过程中可有效提高可纺性，防止断丝、毛丝现象的发生。

Polyesteramide and its preparation method and fibers made from the polyesteramide

The invention discloses a polyesteramide and its preparation method, as well as the fibers made from the polyesteramide. The polyesteramide is composed of several following structural units with m as different values. In the formula, m is an integer of more than 1, x is an integer of 2-18, y is an integer of 2-18, and R1-R4 is independently selected from H or C1-C4 alkyl groups. The polyester amide of the invention can effectively reduce the tightness of the polyester fiber molecular structure, and can realize the polyester performance optimization with less amide bond and lower cost, and solves the problems that the partial polyester amide contains the high irregularity of fiber yarn and the shorter cycle period of the spinning component in the process of gel and spinning. In addition, due to the control of the dispersion of amide structure, the whole molecular chain structure is uniform, which can effectively improve the spinnability in the spinning process and prevent the occurrence of filament breakage and wool phenomenon.

【技术实现步骤摘要】
聚酯酰胺及其制备方法以及由该聚酯酰胺制得的纤维
本专利技术涉及高分子材料
，具体地说，本专利技术涉及一种聚酯酰胺及其制备方法以及由该聚酯酰胺制得的纤维。
技术介绍
聚酯纤维由于其良好的性能得到了广泛的应用，但由于其缺少亲水基团，在工业丝方面表现为与橡胶亲和力差，需进行多次浸胶处理，在民用丝方面，必须利用分散染料在高温、高压染色，由于分散染料溶解度低，同时需要加入偶氮类助催化剂，目前涤纶纤维越来越多的用于与羊毛等天然蛋白质纤维混纺，用于制备精纺面料。然而，羊毛、真丝等天然蛋白质纤维，采用的均是价格低廉、色谱齐全、色泽鲜艳的酸性染料染色。若用普通聚酯纤维与羊毛、真丝等混纺，无法进行同浴匹染。为了解决这一问题，国内外很多学者专家进行了深入研究。目前主要采用共聚和共混两种方法解决聚酯纤维的可染性。专利CN101942708B公开了一种聚酯-聚酰胺共聚物，其在酸性染料下上染率大于80％，然而所加入聚酰胺为己内酰胺预聚体，即需提前进行己内酰胺预聚，然后再融化加入共聚，众所周知，己内酰胺聚合过程中会存在约10％单体，进行纺丝前需先水洗去除，同时聚酰胺以低聚物形式加入，降低了聚酰胺对聚酯性能的改善效果。同时专利中尼龙低聚体加入方式为分批加入，给工艺操作带来一定难度与复杂性。专利CN103232596A公开了一种脂肪族聚酰胺改性共聚酯提高其可染性的方法，专利中需加入间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸碱金属盐做添加剂，该添加剂价格昂贵，难于合成，同时所加入的聚酰胺为特性粘度0.5～1.0dL/g的低聚物，这就决定聚酰胺只能以嵌段形式嵌入聚酯分子链，同时裸露的端氨基易导致聚酯氨解。专利特开昭63-256716公报，通过将分子量为200以上的聚乙二醇与磺酸基间苯二甲酸金属盐一起共聚到聚酯分子链中，从而使得聚酯纤维实现了在常压条件下的阳离子染料可染。这是因为柔性的聚乙二醇分子链段的引入，使得聚酯纤维分子链的结构更为疏松、无定型区域增大、玻璃化温度降低，从而使得阳离子染料能够在相对较低的温度下实现上染，即可在常压沸染的条件下染色。但是聚酯分子链中的聚醚链段的引入，会使得聚酯纤维的耐热性差，纺丝不稳定，影响可纺性和织物性能。专利CN1291081C公开了一种使用聚酰胺与聚乙烯-甲基丙烯酸盐组合形成染色改性剂后加入聚酯切片中制备得到酸性可染聚酯纤维的方法。但由于聚酯与聚酰胺相容性不好，尽管有聚乙烯-甲基丙烯酸盐的改善，其纺丝仍较困难，很难实现工业化纺丝。而且，从微观结构分析，聚酰胺仅仅通过聚乙烯-甲基丙烯酸盐接在聚酯的侧链，造成引入的碱性基团不充分，酸性染料上染能力有限。专利CN1249141C公开了一种将含有仲胺或仲胺盐的一种或多种单体的聚合物作为改性剂与聚酯组成酸性可染组合物后制备成酸性可染改性聚酯纤维的方法。但由于制备出的含仲胺或仲胺盐的一种或多种单体的聚合物工艺复杂，成本较高，要实现工业化难度较大。专利CN101585915B通过采用二酰胺二醇、二元酸和脂肪族二元醇进行熔融缩聚，制备同时带有端羧基和端羟基结构的聚酯酰胺预聚物，再以二酰基双内酰胺和二恶唑啉扩链剂进行扩链得到聚酯酰胺。该专利的原料二酰胺二醇非化工常用原料，需预先制备，同时但该方法存在着扩链反应的通病，即分子量分布不易控制，这样会对纺丝造成一定影响。之前，我们申请的专利CN104892934A虽然解决了上述问题，但在深入研究过程中发现部分聚酯酰胺会出现凝胶问题导致纤维条干不匀及纺丝组件更换周期明显缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种特定结构的聚酯酰胺，通过调控聚合工艺，有效克服了聚酯酰胺中存在凝胶和纤维条干不匀以及组件更换周期短等问题。一方面，本专利技术提供一种由m为不同数值的多个下述结构单元组成的聚酯酰胺：式中m为≥1的整数，x为2～18的整数，y为2～18的整数，R1～R4各自独立地选自H或C1～C4烷基。本专利技术的聚酯酰胺，其核磁定量碳谱中，与酰胺键相连接苯环上，和R1、R3相连碳的积分面积之和与和R2、R4相连碳的积分面积之和的比值为1.2:1～1:1.2，优选为1.1:1～1:1.1，更优选为1.05:1～1:1.05。在本专利技术的聚酯酰胺的另一个实施方式中，所述聚酯酰胺的特性粘度为0.3～1.8dL/g，优选为0.5～1.0dL/g。在本专利技术的聚酯酰胺的另一个实施方式中，x为2～4的整数，y为4～6的整数。另一方面，本专利技术还提供一种制备上述聚酯酰胺的方法，包括：1)在氮气或者惰性气体的保护下，将二元醇、对苯二甲酸和/或其衍生物、二元胺和/或其衍生物加入反应容器中，控制升温程序，使90％～100％对苯二甲酸和/或其衍生物发生酯化及酰化反应；2)加热反应容器至230～320℃，进行进一步缩聚，期间抽真空至真空度达30kPa以下，待反应产物特性粘度为0.3～1.8dL/g后，停止反应，得到聚酯酰胺。在本专利技术方法的另一个实施方式中，所述二元醇选自碳链长度为2～18个碳原子的脂肪族二元醇中的一种或多种，包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一碳二元醇、十二碳二元醇、十三碳二元醇、十四碳二元醇、十五碳二元醇、十六碳二元醇、十七碳二元醇、十八碳二元醇，优选乙二醇、丙二醇、丁二醇；所述对苯二甲酸和/或其衍生物选自对苯二甲酸、对苯二甲酸单/二酯、对苯二甲酰氯、及以上化合物其苯环上的氢部分或全部被含1～4个碳原子烷烃取代的化合物中的一种或多种，所述二元胺选自碳链长度为2～18个碳原子的脂肪族二元胺中的一种或多种，包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、十一碳二元胺、十二碳二元胺、十三碳二元胺、十四碳二元胺、十五碳二元胺、十六碳二元胺、十七碳二元胺、十八碳二元胺，优选丁二胺、戊二胺、己二胺；所述二元胺衍生物选自2～18个碳原子的脂肪族二元胺与对苯二甲酸和/或对苯二甲酸的苯环上的氢部分或全部被含1～4个碳原子烷烃取代的二元酸形成的尼龙盐中的一种或多种。在本专利技术方法的另一个实施方式中，所述的二元胺和/或其衍生物、二元醇、对苯二甲酸和/或其衍生物的摩尔比为(0.002～0.5):(0.002～3):1，优选为(0.005～0.3):(0.3～2.8):1，更优选为(0.01～0.15):(0.7～2.5):1。在本专利技术方法的另一个实施方式中，步骤1)将原料加入反应容器后，首先在室温至150℃将原料搅拌均匀，氮气置换后，逐步升温，保持夹套温度与料温温差小于80℃，冷凝塔柱顶温度低于170℃，料温低于270℃。在本专利技术方法的另一个实施方式中，步骤1)中使95％～100％对苯二甲酸和/或其衍生物发生酯化及酰化反应。在本专利技术方法的另一个实施方式中，步骤2)中反应容器加热至250～300℃。在本专利技术方法的另一个实施方式中，步骤2)中真空度控制在1kPa以下。在本专利技术方法的另一个实施方式中，步骤2)中聚酯酰胺特性粘度为0.5～1.0dL/g后，停止反应。在本专利技术方法的另一个实施方式中，在步骤1)添加原料时，加入一种或多种助剂，和/或在步骤2)加热反应容器前，加入一种或多种助剂。在本专利技术方法的另一个实施方式中，所述助剂包括酯交换催化剂、酯化催化剂、醚化防止剂、聚合催化剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酯酰胺，其特征在于，所述聚酯酰胺由m为不同数值的多个下述结构单元组成：

【技术特征摘要】
1.一种聚酯酰胺，其特征在于，所述聚酯酰胺由m为不同数值的多个下述结构单元组成：式中m为≥1的整数，x为2～18的整数，y为2～18的整数，R1～R4各自独立地选自H或C1～C4烷基，优选地，x为2～4的整数，y为4～6的整数。2.根据权利要求1所述的聚酯酰胺，其核磁定量碳谱中，与酰胺键相连接的苯环上，和R1、R3相连碳的积分面积之和与和R2、R4相连碳的积分面积之和的比值为1.2:1～1:1.2，优选为1.1:1～1:1.1，更优选为1.05:1～1:1.05。3.根据权利要求1-2所述的聚酯酰胺，其中所述聚酯酰胺的特性粘度为0.3～1.8dL/g，优选为0.5～1.0dL/g。4.一种权利要求1至3中任一项所述的聚酯酰胺的制备方法，包括：1)在氮气或者惰性气体的保护下，将二元醇、对苯二甲酸和/或其衍生物、二元胺和/或其衍生物加入反应容器中，控制升温程序，使90％～100％对苯二甲酸和/或其衍生物发生酯化及酰化反应；2)加热反应容器至230～320℃，期间抽真空至真空度达30kPa以下，待反应产物特性粘度为0.3～1.8dL/g后，停止反应，得到聚酯酰胺。5.根据权利要求4所述的聚酯酰胺的制备方法，其中所述二元醇选自碳链长度为2～18个碳原子的脂肪族二元醇中的一种或多种，包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一碳二元醇、十二碳二元醇、十三碳二元醇、十四碳二元醇、十五碳二元醇、十六碳二元醇、十七碳二元醇、十八碳二元醇，优选乙二醇、丙二醇、丁二醇；所述对苯二甲酸和/或其衍生物选自对苯二甲酸、对苯二甲酸单/二酯、对苯二甲酰氯、及以上化合物其苯环上的氢部分或全部被含1～4个碳原子烷烃取代的化合物中的一种或多种；所述二元胺选自碳链长度为2～18个碳原子的脂肪族二元胺中的一种或多种，包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、十一碳二元胺、十二碳二元胺、十三碳二元胺、十四碳二元胺、十五碳二元胺、十六碳二元胺、十七碳二元胺、十八碳二元胺，优选丁二胺、戊二胺、己二胺；所述二元胺衍生物选自碳链长度为2～18个碳原子的脂肪族二元胺与对苯二甲酸和/或对苯二甲酸的苯环上的氢部分或全部被含1～4个碳原子烷烃取代的二元酸形成的尼龙盐中的一种或多种。6.根据权利要求4或5所述的聚酯酰胺的制备方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑毅，秦兵兵，刘修才，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术研发中心有限公司，凯赛生物产业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31