一种多羟基柔性聚酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多羟基柔性聚酯的制备方法。将二元醇、多羟基与聚乙二醇大分子按照一定的摩尔比混合，利用分阶段酯化，第一酯化阶段酸微过量，保证多元醇中参加酯化反应能力较低的部分充分反应，接入到聚酯分子链中。在第二酯化阶段补充二元醇对共聚酯的端羧基进行调控，再经缩聚反应制备多羟基柔性聚酯。多羟基柔性聚酯纤维具有良好的吸湿性能与柔软性，改善纤维的舒适性；多羟基官能团可以对引入的无机功能粉体起到包裹作用，提高颗粒的分散均匀性；多羟基活性位点与柔性链聚乙二醇中的醚键，可以赋予纤维在温和条件下进行染色并具有良好的染色性能。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
，涉及一种多羟基柔性聚酯的制备方法，特别是涉及一种一酯化酸过量且二酯化阶段醇微过量的多羟基柔性聚酯的制备方法。
技术介绍
聚酯纤维是目前合成纤维中应用最为广泛的品种，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。由于聚酯分子链排列规整，缺乏必要的极性官能团如羟基与柔性大分子，导致了其吸湿性差，易产生闷热感、易产生静电现象，积聚灰尘；染色需要在高温高压下进行，消耗大量的能耗。聚酯进一步发展必须克服以上性能上的缺点，为此主要形成了三个方面的技术手段：（1）利用表面整理剂进行涂覆（2）共混纺丝成型（3）共聚合改性。在现有共聚技术中，提高聚酯纤维柔软性与吸湿性通常都是在聚合中引入多元醇与聚乙二醇类大分子。先经过酯化再经缩聚得到聚酯，其中体系始终是醇过量，保证体系中二元酸充分反应。但是所引入的多组分醇参加酯化活性不一致，大多数醇与二元酸参加反应的能力不如二元醇，体系中二元醇过量，酸反应结束后，体系中存在着未完全反应的多元醇，不仅没有大幅增加聚酯的羟基数量，而且这些没有反应的多元醇对共聚酯纺丝成型造成严重的不利影响，同时还造成了原料的浪费。为了改善聚酯纤维的柔软性能，现有技术在酯化阶段结束时添加聚乙二醇，利用聚乙二醇与聚酯酯交换反应制备嵌段共聚物，进而改善聚酯纤维的柔软性。但是在酯化阶段添加的聚乙二醇由于相对分子量大，参加酯交换反应活性低，反应结束后尚有部分未反应的聚乙二醇，不仅造成了原料的浪费，同时游离的聚乙二醇大分子抽真空易发生管道堵塞，不均匀分布在聚酯中对后道纺丝成型产生严重影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多羟基柔性聚酯的制备方法，特别是提供一种一酯化酸过量且二酯化醇过量的多羟基柔性聚酯的制备方法。由于二元醇和其它多元醇与酸反应的活性并不一致，本专利技术的一种多羟基柔性聚酯的制备方法，将第一酯化阶段酸过量，保证多元醇中参加酯化反应能力较低的醇与聚乙二醇充分反应，接入到聚酯分子链中，形成序列结构均匀分布的共聚酯；在第二酯化阶段补充的二元醇可以对共聚酯的端羧基进行调控，使共聚酯的端羧基含量控制在稳定的范围内，不会对后道的纺丝成型造成负面影响。本专利技术的一种多羟基柔性聚酯的制备方法，依次包括第一酯化反应、第二酯化反应和缩聚反应，具体步骤为：（1）第一酯化反应：将二元醇、多羟基醇与聚乙二醇按照摩尔比90～95.5:0.5～1:3.5～9.5配置成混合多元醇；二元醇含量占多元醇总物质量的90%以上，保证制备出的产物中聚酯成分占到主要部分，保留聚酯本身优异的力学性能、稳定性能。将二元醇、多羟基醇与聚乙二醇酯化前进行混合，可以保证多元醇中高粘度醇成分在二元醇中均匀分散。按照二元酸羧基官能团与所述混合多元醇羟基官能团摩尔比1.02～1.10:1添加二元酸；传统多元醇聚酯的制备都是以醇过量，保证酸充分反应。但是由于二元醇和其它多元醇与酸反应的活性并不一致，大多数醇与二元酸参加反应的能力不如二元醇，体系中二元醇过量，酸反应结束后，体系中存在着未完全反应的多元醇。本专利技术在第一酯化反应阶段，利用二元酸羧基官能团微过量，保证活性不一致的混合多元醇都能充分反应。将所述混合多元醇与所述二元酸加入酯化反应釜进行第一酯化反应，所述第一酯化反应的压力为0.01～0.5MPa，反应的温度为230～260℃，反应的时间为0.5～3h；当第一酯化反应出水量达到理论出水量的90～95%，完成第一酯化反应；第一酯化反应控制在一定的压力可以保证多元醇中沸点较低的成分在压力下避免一直在反应器的顶部，实现与物料接触参与反应。以酯化出水量来判断酯化率，简单可操作。控制第一酯化出水量达到理论的90～95%，此时体系中的活性不一致的多元醇都充分反应，避免存在游离的多元醇与聚乙二醇。（2）第二酯化反应：将所述第一酯化反应得到的物料在补充二元醇后进行第二酯化反应，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；第二酯化反应直到酯化出水量达到理论出水量的98%以上终止；补充二元醇的物质量为第一酯化添加多元醇羟基总摩尔数的10.5%～16.3%，使得第一酯化反应和第二酯化反应中总的醇羟基与羧酸官能团的摩尔比为1.10～1.30:1；第一酯化反应结束补充二元醇，将第一酯化阶段过量的二元酸反应完全，使得整个酯化阶段醇与酸的摩尔比维持在醇微过量。聚酯的端羧基对后道的纺丝具有重要的影响。常规的聚酯羧基值含量为20mol/T，第一酯化阶段结束后酯化物以端羧基封端，第二酯化补充的二元醇可以继续与端羧基反应，从而在第二酯化反应结束时酯化物以端羟基封端。（3）最后将所述第二酯化反应的混合物进行缩聚反应，经过缩聚反应制得聚酯；所述缩聚反应的温度保持在260～280℃；所述缩聚反应持续2～4h。酯化结束后酯化物进入缩聚阶段，缩聚分为低真空阶段与高真空阶段。低真空压力控制在-50kPa，时间40～60min，低真空阶段是为了避免酯化直接进入高真空阶段造成抽真空管道堵塞。低真空阶段结束后进行高真空阶段，高真空压力控制在-101kPa，时间控制在1～3h。整个缩聚阶段时间不超过4.5h。缩聚阶段结束以搅拌器设定的搅拌功率值为出料依据。作为优选的技术方案：如上所述的一种多羟基柔性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。如上所述的一种多羟基柔性聚酯的制备方法，所述多羟基醇为山梨醇、季戊四醇或木糖醇中的一种以上。如上所述的一种多羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多羟基柔性聚酯的制备方法，其特征是：依次包括第一酯化反应、第二酯化反应和缩聚反应，具体步骤为：（1）第一酯化反应：将二元醇、多羟基醇与聚乙二醇按照摩尔比90～95.5:0.5～1:3.5～9.5配置成混合多元醇；按照二元酸羧基官能团与所述混合多元醇的羟基官能团摩尔比1.02～1.10:1添加二元酸；将所述混合多元醇与所述二元酸加入酯化反应釜进行第一酯化反应，所述第一酯化反应的压力为0.01～0.5MPa，反应的温度为230～260℃，反应的时间为2～4h；当第一酯化反应出水量达到理论出水量的90～95%，完成第一酯化反应；（2）第二酯化反应：将所述第一酯化反应得到的物料在补充二元醇后进行第二酯化反应，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；第二酯化反应直到酯化出水量达到理论出水量的98%以上终止；补充二元醇的物质量为第一酯化添加多元醇羟基总摩尔数的10.5%～16.3%，使得第一酯化反应和第二酯化反应中总的醇羟基与羧酸官能团的摩尔比为1.10～1.30:1；（3）最后将所述第二酯化反应的混合物进行缩聚反应，经过缩聚反应制得聚酯；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】
1.一种多羟基柔性聚酯的制备方法，其特征是：依次包括第一酯化反应、第二酯化反应和缩
聚反应，具体步骤为：
（1）第一酯化反应：
将二元醇、多羟基醇与聚乙二醇按照摩尔比90～95.5:0.5～1:3.5～9.5配置成混合多元醇；
按照二元酸羧基官能团与所述混合多元醇的羟基官能团摩尔比1.02～1.10:1添加二元
酸；
将所述混合多元醇与所述二元酸加入酯化反应釜进行第一酯化反应，所述第一酯化反
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；当第一酯化
反应出水量达到理论出水量的90～95%，完成第一酯化反应；
（2）第二酯化反应：
将所述第一酯化反应得到的物料在补充二元醇后进行第二酯化反应，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；第二酯化反应直到酯化
出水量达到理论出水量的98%以上终止；
补充二元醇的物质量为第一酯化添加多元醇羟基总摩尔数的10.5%～16.3%，使得第一
酯化反应和第二酯化反应中总的醇羟基与羧酸官能团的摩尔比为1.10～1.30:1；
（3）最后将所述第二酯化反应的混合物进行缩聚反应，经过缩聚反应制得聚酯；
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所述的一种多羟基柔性聚酯的制备方法，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所述的一种多羟基柔性聚酯的制备方法，其特征在于，所述多羟基醇为山
梨醇、季戊四醇或木糖醇中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种多羟基柔性聚酯的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华平，吉鹏，王朝生，张玉梅，陈向玲，李建武，王少博，徐秋舒，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：