一种多羟基聚酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多羟基聚酯的制备方法。将二元醇与多羟基醇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醇充分反应，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控制，再经缩聚反应制备出多羟基聚酯。多羟基聚酯纤维具有良好的吸湿性能和抗静电性能，改善聚酯纤维的舒适性；利用多羟基官能团可以引入无机功能粉体进行功能改性，多羟基可以起到包裹作用，提高颗粒的分散均匀性能；多羟基活性位点，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。多羟基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，也可以用于户外抗紫外、高色牢度纤维产品。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。将二元醇与多羟基醇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醇充分反应，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控制，再经缩聚反应制备出多羟基聚酯。多羟基聚酯纤维具有良好的吸湿性能和抗静电性能，改善聚酯纤维的舒适性；利用多羟基官能团可以引入无机功能粉体进行功能改性，多羟基可以起到包裹作用，提高颗粒的分散均匀性能；多羟基活性位点，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。多羟基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，也可以用于户外抗紫外、高色牢度纤维产品。【专利说明】
本专利技术属聚酯
，涉及，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，聚酯分子结构排列规整，结晶度高，这赋予了聚酯纤维良好的力学性能、抗皱性等。聚酯结构在赋予其优异性能的同时也存在着缺点:分子链排列紧密，缺乏极性官能团，导致了其吸湿性很差，水分在聚酯中难于扩散。在标准环境下聚酯纤维回潮率仅为0.4%，而棉纤维分子结构中存有大量的极性官能团羟基，纤维回潮率达到7.5%~8.0%。为此借助化学改性的方法在聚酯中引入极性官能团羟基来改善其吸湿性能。但是传统的聚酯制备过程中多步酯化工艺均以二元醇过量，中间产物都以羟基封端，能进一步反应的羧基极少，为改善聚酯吸湿性能而添加的共聚改性单体多羟基醇很难参与到酯化反应中，仅以小分子的形式存在聚酯体系中，达不到引入多羟基改性的效果。这种聚酯制备的方法在很多场合制约了聚酯技术的进一步发展。比如:亲水性能，聚酯纤维分子链中缺乏极性官能团，在标准环境下(20°C，相对湿度为65%)，回潮率仅为0.4%，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，在相同的温湿度下回潮率达到7.5~8%，具有良好的吸湿性。抗静电性能，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。染色性能，常规聚酯纤维分子链排列规整，结晶度高。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，并且分子链中缺乏反应性官能团，聚酯纤维的染色较难达到深染效果，色牢度也会随时间不断下降。棉纤维分子链中反应官能团羟基可以与活性染料反应，染料分子与羟基形成牢固的共价键，具有高色牢度染色效果。抗紫外性能，制备具有抗紫外性能改性聚酯纤维一直是化纤领域研究重要的内容。在用单体原位聚合法制备抗紫外聚酯切片时，最大的难点是如何使得抗紫外无机粉体均匀地分散聚合体系中。聚合中引入的多元醇提高了体系表观粘度，大量的羟基可以将无机粉体包裹，防止无机粉体的沉降与粉体间的团聚现象，提高分散均匀性，从而增强抗紫外性能。由于聚酯分子中缺乏必要的极性官能团如羟基等，聚酯分子链结构排列规整，吸湿性差，易产生闷热不舒适感，易产生静电现象，积聚灰尘；同时染色需要在高温高压下进行，消耗大量的能耗；聚酯表观粘度低，缺乏羟基无法将无机粉体包裹，抗紫外无机粉体间易发生团聚，从而影响聚酯性能。在现有共聚技术中，聚酯的增加极性官能团的改性通常都是在聚合引入多羟基醇如:山梨醇、季戊四醇、聚乙二醇等。先经过酯化再经缩聚得到多元醇聚酯，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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，特别是提供一种一酯化酸微过量且二酯化醇过量的多羟基聚酯的制备方法。由于二元醇和其它多羟基醇与酸反应的活性并不一致，本专利技术的，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。第一酯化反应阶段羧基官能团微过量，提供了反应的活化点。可以进一步与聚酯改性单体进行反应，如两端羟基或氨基官能团聚乙二醇类或聚醚胺大分子；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，使共聚酯的端羧基值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，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:将二元醇和多羟基醇按照摩尔比98~99.5:0.5~2配置成混合多元醇；二元醇与多羟基醇的摩尔比例设定乙二醇占到了物质量的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。将二元醇与多羟基醇酯化前进行混合，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的羟基官能团摩尔比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°C，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。(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°C，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°C ;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-1OlkPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多羟基聚酯的制备方法，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：将二元醇和多羟基醇按照摩尔比98～99.5:0.5～2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】

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