一种高流动性耐污易染聚酯母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高流动性耐污易染聚酯母粒及其制备方法，制备方法为：将二元酸I、二元酸II(间苯二甲酸‑5‑磺酸钠)和二元醇I混合均匀后进行酯化反应，反应结束后引入高流动性耐污改性剂进行预缩聚反应和终缩聚反应制得高流动性耐污易易染聚酯母粒，高流动性耐污改性剂通过支化结构酸或酸酐和二元醇II反应制得且以羟基封端，二元醇II以‑CF2CF2O‑为重复单元、聚合度为1～5且以羟基封端。制得的高流动性耐污易染聚酯母粒的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面能

【技术实现步骤摘要】
一种高流动性耐污易染聚酯母粒及其制备方法
本专利技术属于聚酯制备领域，涉及一种高流动性耐污易染聚酯母粒及其制备方法。
技术介绍
聚酯是指由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂，是一类性能优异且用途广泛的聚合物，目前已经广泛应用在纤维、塑料和薄膜等领域。伴随着服用纤维产品多元化的需求，新型聚酯纤维材料的开发越来越急迫。由于聚酯的分子链排列规整度高、结晶度高，缺乏有效吸附小分子如染料等的基团，因此需在高温高压下进行染色，一方面增大了能耗，成本较高，另一方面，制品的颜色鲜艳度较低。同时聚酯纤维耐污性能差，易被油渍等污染。因此如何提高聚酯纤维的染色性能及耐污性能是目前行业研究的热点课题。目前聚酯产品的主要处理办法包括共聚合改性、共混改性与表面涂覆整理。目前行业内针对聚酯染色性能的提高开展了诸多研究。专利CN102094256A公开了一种改性阳离子聚酯长丝的生产方法及其产品，其引入间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠与聚酯生成阳离子共聚酯，再引入一定链段长度的聚乙二醇进一步提升染色效果，其能够改善聚酯纤维的染色效果是因为引入了含有磺酸盐的基团增强了共聚酯对染料等小分子的吸附能力。专利CN101580974A公开了一种连续式阳离子改性聚酯生产方法及连续生产阳离子改性聚酯熔体并直接纺聚酯纤维的系统，其经连续酯化反应和缩聚反应制得阳离子改性聚酯熔体，聚酯熔体经熔体压力输送管道挤入纺丝系统进行纺丝，系统包括依次相连的两级酯化反应系统、预缩聚反应系统、终缩聚反应系统、熔体输送系统和纺丝系统及侧切切片生产系统，其中第二酯化反应器采用针对阳离子聚酯生产特殊设计的卧式分室反应器。该方法可以实现阳离子改性聚酯连续式生产并实现熔体直接纺。专利CN107129567A公开了一种共聚型阻燃ECDP聚酯切片及其制备方法，其以PTA、EG、SIPM、PEG和CEPPA为主要原料，采用间歇式的4釜流程，经一酯化、二酯化、预缩聚和终缩聚得到共聚型阻燃ECDP聚酯切片，在原有ECDP合成基础上进一步提升共聚酯的阻燃性能，但多组分的共聚并未解决共聚酯因含有的磺酸盐基础所造成的流动性差的问题。以上方法虽然能够提高纤维的上染率及鲜艳度，但仍然存在诸多问题，其中最核心的问题是阳离子共聚酯的流动性很差，由于共聚酯中含有磺酸盐基团，基团间的作用力较强，共聚酯与反应器、管道的内壁作用力较大，导致其流动性变差。研究人员试图通过管道清洗解决这一问题。专利CN103658121A公开了一种阳离子聚酯熔体管道清洗装置及其清洗方法，其解决了阳离子聚酯熔体管道的清洗问题，一定程度上解决了阳离子共聚酯的流动性差的问题，但采用该方法的生产运行成本较大，并未从根本上解决流动性的问题。此外，共聚改性方法从分子结构上对聚酯进行了设计，连续运行稳定性难度较大，不够灵活，特别是后道对染色性能要求有差异时需要对改性原料添加量、聚合工艺、纺丝工艺均需要调整，这个过程会造成大量的聚合过渡料，造成成本的提升。以母粒共混的形式引入到聚酯熔体提升聚酯性能，灵活性强，可根据后续需求的变化灵活改变母粒添加量以挑战聚酯性能。由于包括阳离子改性组分磺酸盐在内的染色改性组分的含量越高，聚酯溶液的流动性能越差，这给高含量染色改性组分形成的聚酯母粒的制备提出了更高的要求。专利CN104831404A提供了一种三叶异形阳离子涤纶FDY长丝及其生产方法，其在母粒中添加了一定的润滑剂，润滑剂为硬脂酸盐类，虽然该方法一定程度上提高了流动性能，但润滑剂为脂肪族线性链段，对聚酯流动性能的促进有限，硬脂酸盐类与聚酯的相容性不佳，在加工过程中热稳定性不佳。行业内针对提高聚酯耐污性能也开展了不少研究。专利CN104497292A公开了一种防污阻燃防熔滴多功能共聚酯及其制备方法，其首先将六氟环氧丙烷气体与乙二醇混合后，再与对苯二甲酸混合，在加压条件下对苯二甲酸与乙二醇、六氟环氧丙烷进行酯化反应，然后在加温常压下进行预缩聚，最后在加温真空条件下进行后缩聚反应，制得抗污阻燃放防熔滴多功能共聚酯。该方法虽然提高了聚酯的耐污性能，但其引入六氟环氧丙烷在聚合条件下开环聚合生成的聚醚多元醇，与乙二醇的反应活性差异较大，难以参与酯化反应，尤其是在乙二醇与对苯二甲酸过量条件下，此外耐污组分对共聚酯的流动性能影响不大。虽然行业内对于聚酯耐污性能和染色性能单项的提高做了很多研究，但还未对同时兼顾耐污性能和染色性能开展相关研究，也并未出现能够同时兼顾耐污性能和染色性能的聚酯母粒。目前问题的核心在于常用的耐污组分(含氟单体)难以解决易染组分(阳离子改性组分)造成的共聚酯流动性差的问题。因此，开发一种高流动性耐污易染聚酯母粒极具现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种能够良好兼顾流动性能、耐污性能和染色性能的聚酯母粒。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：高流动性耐污易染聚酯母粒，分子链主要由二元酸I链段、二元酸II链段、二元醇I链段、二元醇II链段和M链段构成；所述二元酸I链段为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸链段中的一种以上；所述二元酸II链段为间苯二甲酸-5-磺酸钠链段；所述二元醇I链段与二元醇II链段不同，所述二元醇II链段为含氟聚醚醇链段，所述含氟聚醚醇链段为以-CF2CF2O-为重复单元、聚合度为1～5且以羟基封端的二元醇链段(两端都是羟基)；所述二元醇I链段与二元醇II链段相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇链段中的一种以上；所述M链段为均苯四甲酸酐链段、环戊烷四酸二酐链段、二苯酮四酸二酐链段、偏苯三酸酐链段、偏苯四酸二酐链段、均苯四甲酸链段、环戊烷四酸链段、二苯酮四酸链段、偏苯三酸链段和偏苯四酸链段中的一种以上；高流动性耐污易染聚酯母粒的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面能<20J/cm2，表面与油的接触角≥135°，高流动性耐污易染聚酯母粒在聚酯中添加量为4wt％～10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为92％～98％。现有技术为提高流动性能一般添加诸如硬脂酸盐类润滑剂，但这类润滑剂是脂肪族线性链段，对聚酯流动性能的促进有限，同时润滑剂是共混在基体中，其与聚酯的相容性一般，热稳定性较差，无法满足细旦特别是超细旦纤维的加工要求。本专利技术在共聚酯分子结构中引入支化结构与含氟元素的脂肪族柔性链段，其与聚酯基体的相容性好，母粒热稳定性好，引入的链段在在熔融过程中促进分子链的运动，显著改善聚酯熔体的流动性能，降低母粒特性粘度，大大降低熔体在管道内的停留时间，有效控制粘度降，同时链段中的氟元素能够显著增强母粒的耐污性能。作为优选的技术方案：如上所述的高流动性耐污易染聚酯母粒，高流动性耐污易染聚酯母粒的数均分子量为12000～20000g/mol，特性粘度为0.55～0.65dL/g。现有母粒基体制备过程中为了保证最终经过粘度降后的粘度达到纺丝级别，母粒的制备过程中控制特性粘度达到0.65dL/g以上，分子量在20000g/mol以上，其流动性能较差。本专利技术还提供一种制备如上所述的高流动性耐污易染聚酯母粒的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高流动性耐污易染聚酯母粒，其特征是：分子链主要由二元酸I链段、二元酸II链段、二元醇I链段、二元醇II链段和M链段构成；所述二元酸I链段为除间苯二甲酸‑5‑磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸链段中的一种以上；所述二元酸II链段为间苯二甲酸‑5‑磺酸钠链段；所述二元醇II链段为含氟聚醚醇链段，所述含氟聚醚醇链段为以‑CF2CF2O‑为重复单元、聚合度为1～5且以羟基封端的二元醇链段；所述二元醇I链段与二元醇II链段相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇链段中的一种以上；所述M链段为均苯四甲酸酐链段、环戊烷四酸二酐链段、二苯酮四酸二酐链段、偏苯三酸酐链段、偏苯四酸二酐链段、均苯四甲酸链段、环戊烷四酸链段、二苯酮四酸链段、偏苯三酸链段和偏苯四酸链段中的一种以上；高流动性耐污易染聚酯母粒的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面能

【技术特征摘要】
1.高流动性耐污易染聚酯母粒，其特征是：分子链主要由二元酸I链段、二元酸II链段、二元醇I链段、二元醇II链段和M链段构成；所述二元酸I链段为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸链段中的一种以上；所述二元酸II链段为间苯二甲酸-5-磺酸钠链段；所述二元醇II链段为含氟聚醚醇链段，所述含氟聚醚醇链段为以-CF2CF2O-为重复单元、聚合度为1～5且以羟基封端的二元醇链段；所述二元醇I链段与二元醇II链段相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇链段中的一种以上；所述M链段为均苯四甲酸酐链段、环戊烷四酸二酐链段、二苯酮四酸二酐链段、偏苯三酸酐链段、偏苯四酸二酐链段、均苯四甲酸链段、环戊烷四酸链段、二苯酮四酸链段、偏苯三酸链段和偏苯四酸链段中的一种以上；高流动性耐污易染聚酯母粒的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面能<20J/cm2，表面与油的接触角≥135°，高流动性耐污易染聚酯母粒在聚酯中添加量为4wt％～10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为92％～98％。2.根据权利要求1所述的高流动性耐污易染聚酯母粒，其特征在于，高流动性耐污易染聚酯母粒的数均分子量为12000～20000g/mol，特性粘度为0.55～0.65dL/g。3.制备如权利要求1或2所述的高流动性耐污易染聚酯母粒的方法，其特征是：将二元酸I、二元酸II和二元醇I混合均匀后进行酯化反应，酯化反应结束后引入高流动性耐污改性剂进行预缩聚反应和终缩聚反应制得高流动性耐污易易染聚酯母粒；所述二元酸I为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸中的一种以上；所述二元酸II为间苯二甲酸-5-磺酸钠；所述高流动性耐污改性剂通过支化结构酸或酸酐和二元醇II反应制得且以羟基封端；所述支化结构酸或酸酐为均苯四甲酸酐、环戊烷四酸二酐、二苯酮四酸二酐、偏苯三酸酐、偏苯四酸二酐、均苯四甲酸、环戊烷四酸、二苯酮四酸、偏苯三酸和偏苯四酸中的一种以上；所述二元醇II为含氟聚醚醇，所述含氟聚醚醇为以-CF2CF2O-为重复单元、聚合度为1～5且以羟基封端的二元醇；所述二元醇I与二元醇II相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇中的一种以上。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)配置浆料将二元酸I、二元醇I、二元酸II和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料，钛系复合催化剂由钛硅复合催化剂与钴系催化剂复合而成，钛硅复合催化剂由硅系催化剂负载钛系催化剂制得；(2)酯化反应将浆料进行酯化反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉鹏，王华平，王朝生，陈向玲，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31