一种芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种芳香族聚酯‑脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制备方法，该共聚酯是由对苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇缩聚而成，且共聚酯的无规度0.05≤B≤0.95，特性粘度为0.5～1.2dL/g，熔点为160～250℃，玻璃化转变温度为40～77℃，色相b值为1～8，二甘醇含量≤1.5％。本发明专利技术制备的芳香族聚酯‑脂肪族聚酯嵌段共聚酯色相优异，而且所纺制纤维兼具优异的分散染料常压染色性能和尺寸稳定性能。本发明专利技术所提供的制备方法，能耗低、生产效率高、产品质量稳定性好，易于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子
，具体地说，涉及一种芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制备方法。
技术介绍
聚酯纤维具有断裂强度高、形态稳定、挺括性好、抗皱免烫、易洗易干等优点，是一种比较理想的纺织纤维。聚酯纤维的这些优良的物理和机械性能取决于其高度立体规整的大分子链结构以及高结晶度和取向度的凝聚态结构，但是这些结构特性也给聚酯纤维带来了不易染色的问题。聚酯纤维分子结构中只有极性较小的酯基，缺乏能与染料发生键合作用的活性基团，只能采用分散染料进行染色。而分散染料属于非离子型染料,分子尺寸较大,水溶性较低,同时聚酯纤维的吸水性较差，在水中不易膨胀,所以用常规方法染色时,染料的分散质点难以从溶液进入纤维，即使在沸腾状态下上染率也很低。聚酯纤维的染色通常采用高温高压染色法和载体常压沸染法。聚酯纤维采用载体法染色时，由于载体在纤维内部可起到内增塑作用有利于染料在纤维内部的扩散,但残留的载体会使染料的耐光性变差,并引起污染。迫于环保压力,载体染色法逐渐退出历史舞台,高温高压染色法已成为主流。但高温高压染色法存在能耗高、难以连续化工业生产的缺点,且难以与不耐高温的棉、羊毛、真丝等天然纤维以及氨纶等弹性纤维同浴染色，这严重的限制了聚酯纤维的应用范围。因此，常压可染改性聚酯纤维的研究开发一直备受学术界和工业界的广泛关注。目前，常压可染改性聚酯纤维的制备主要是通过物理改性或化学改性的方法改变聚酯纤维的分子结构或超分子结构,引入染料分子接受基或增大容纳染料分子的空间，从而实现改性聚酯纤维的常压可染。申请号为200410042544.0的中国专利公开了一种由对苯二甲酸法采用对苯二甲酸作为原料制备的易染色聚酯共聚物和其制备方法，以聚酯共聚物为基准，数均分子量为200～2000的1～10wt％聚亚烷基二醇醚与对苯二甲酸共聚得到易于染色的聚酯共聚物。由于聚亚烷基二醇醚的醚键比聚酯的酯键具有更小的结合能，因此易染色聚酯共聚物较常规聚酯耐热性差，而且在制备过程中因改性剂聚亚烷基二醇醚在高温反应条件下的热降解，易导致易染色聚酯共聚物的色相较常规聚酯劣化。申请号为02111210.X的中国专利公开了一种分散性染料易染功能性共聚酯纤维和制备方法，分散性染料易染功能性共聚酯切片是以对苯二甲酸、乙二醇为原料，加入2～100mol％(相对于对苯二甲酸)间苯二元酸的第三单体进行共聚而成。由于在聚酯大分子上添加了间苯基团的第三单体，使得大分子的规整性下降，结晶能力减弱，非晶区含量增多，结构疏松，从而使由共聚酯切片所纺制的纤维具有分散染料常压可染性。但是由于分散性染料易染功能性共聚酯为无规共聚物，分子结构规整性差、结晶能力较弱，从而使其纤维尺寸稳定性较差，在沸水条件下易发生较大程度的收缩。申请号为200910174783.4的中国专利公开了可染色的聚酯纤维，一种可染色的聚酯纤维，是由一改质聚酯所制得，该改质聚酯包含：一聚酯，其是由一芳香族二羧酸与一脂肪族二醇所制得；及一改质剂，其添加量是占该聚酯纤维总重量的1～16wt％，且是一脂肪族-芳香族共聚酯，并具有如下式所示的化学结构通式：其中，Ar为C6～C20的芳香族基团，R1、R2和R3分别为C2～C20的烷基，R1、R2和R3彼此间可为相同或不同，且50≤m≤400，60≤n≤160，m/n为0.9～2.5。此专利技术虽然公开了芳香族聚酯-脂肪族聚酯的结构，但是其作为改质剂添加在聚酯纤维中，虽然对染色性能具有一定的功效，对于聚酯纤维的尺寸稳定性贡献不大。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制备方法，采用对苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇缩聚而成的共聚酯，并通过在线添加聚酯多元醇的工艺控制共聚酯的无规度，以达到提供一种色相优异，兼具优异的分散染料常压染色性能和尺寸稳定性能的纤维材料的目的。为实现上述目的，采用如下技术方案：一种芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，所述共聚酯是由对苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇缩聚而成，所述共聚酯具有如下的化学结构：其中4＜x＜100，1＜y＜25，R1为C2～C8亚烷基，R2为C3～C8亚烷基；所述共聚酯的无规度0.05≤B≤0.95。本专利技术所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯分子骨架中脂肪族聚酯链段的引入，分子链的柔性增加，共聚酯的玻璃化转变温度明显低于聚对苯二甲酸乙二醇酯，所纺制的纤维较常规涤纶具有更大的分散染料分子扩散系数。本专利技术的进一步方案为：x与y的比值为x:y＝4～54:1。为实现本专利技术的目的，芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯中的芳香族聚酯段相比脂肪族聚酯嵌段占有更多的成分，是为了保证共聚酯的尺寸稳定性。进一步的，所述的共聚酯的特性粘度为0.5～1.2dL/g，熔点为160～250℃，玻璃化转变温度为40～77℃，色相b值为1～8，二甘醇含量≤1.5％。本专利技术的进一步方案为：所述无规度B是由如下公式(Ⅰ)计算得到的：其中，TA代表对苯二甲酸、EG代表乙二醇、SA代表直链脂肪族二元酸、BO代表含侧基脂肪族二元醇；FTA-EG为对苯二甲酸-乙二醇酯重复单元的摩尔分数，FTA-BO为对苯二甲酸-含侧基脂肪族二元醇酯重复单元的摩尔分数，FSA-BO为直链脂肪族二元酸-含侧基脂肪族二元醇酯重复单元的摩尔分数，FSA-EG为直链脂肪族二元酸-乙二醇酯重复单元的摩尔分数。共聚酯中各重复单元的摩尔分数采用13C-NMR技术测量，通过比较各重复单元中羰基碳引起的信号峰的积分面积，来测定重复单元对苯二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸侧基脂肪族二元醇酯、直链脂肪族二元酸侧基脂肪族二元醇酯和直链脂肪族二元酸乙二醇酯的摩尔分数，它们的羰基碳在160～185ppm区域中均具有不同的共振。无规度B的值有0，1，2，<1四种情况:B＝0表示聚合物为均聚物的共混物或长嵌段共聚物；B＝1表示共聚物是无规分布；B＝2表示共聚物为完全交替的序列分布，B<l表示共聚物有成为嵌段共聚物的趋势。本专利技术提供共聚酯将无规度B控制在0.05≤B≤0.95范围，表示该共聚物有成为嵌段共聚物的趋势，但是并没有成为由芳香族聚酯均聚物和脂肪族聚酯均聚物形成的长嵌段共聚物。根据上述方案，本专利技术的共聚酯中芳香族聚酯嵌段的占比要大于脂肪族聚酯嵌段的占比，是为了在保证共聚酯分子链规整性和尺寸稳定性的前提下，利用脂肪族聚酯嵌段增加分子链段的柔性，使得其具有更强的结晶能力和更高的热性能，同时不会因为具有高规整度的长嵌段的芳香族聚酯导致染色功能的下降，而无规共聚物中由于结构单元分散的随机性，导致芳香族聚酯无法形成长链从而破坏了规整性；而由均聚物形成的嵌段共聚物中，芳香族聚酯段和脂肪族聚酯段严格分开，同样无法达到对结晶能力和染色功能的要求。因此，本专利技术选择无规度为0.05≤B≤0.95范围的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯。本专利技术中，所述的长嵌段共聚物是由芳香族聚酯均聚物和脂肪族聚酯均聚物两条链段聚合而成的共聚物，即形成AAAAAAA……BBBBBB……这样的排列。本专利技术的进一步方案为：所述脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇中二元酸为直链脂肪族二元酸选自丁二酸、己二酸或癸二酸中的一种，二元醇为侧基脂肪族二元醇选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳香族聚酯‑脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述共聚酯是由对苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇缩聚而成，所述共聚酯具有如下的化学结构：其中4＜x＜100，1＜y＜25，R1为C2～C8亚烷基，R2为C3～C8亚烷基；所述共聚酯的无规度0.05≤B≤0.95。

【技术特征摘要】
1.一种芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述共聚酯是由对苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇缩聚而成，所述共聚酯具有如下的化学结构：其中4＜x＜100，1＜y＜25，R1为C2～C8亚烷基，R2为C3～C8亚烷基；所述共聚酯的无规度0.05≤B≤0.95。2.根据权利要求1所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，x与y的比值为x:y＝4～54:1。3.根据权利要求1或2所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述共聚酯的特性粘度为0.5～1.2dL/g；所述共聚酯的熔点为160～250℃；所述共聚酯的玻璃化转变温度为40～77℃；所述共聚酯的色相b值为1～8；所述共聚酯的二甘醇含量≤1.5％。4.根据权利要求1～3任意一项所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇中二元酸为直链脂肪族二元酸选自丁二酸、己二酸或癸二酸中的至少一种，二元醇为侧基脂肪族二元醇选自1,2-丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇或三甲基戊二醇中的至少一种。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯的制备方法，包括配料、酯化反应、预缩聚反应和终缩聚反应，其特征在于，在进行预缩聚反应前，采用在线添加的方式添加脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇，与酯化反应后得到的对苯二甲酸乙二醇酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，金剑，李志勇，王颖，廉志军，刘玉来，赵亮，王雪，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院，中纺院天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11