制备含异山梨醇聚酯的方法技术

一种制备聚酯的方法，所述方法包括下面步骤：　　　　（ａ）获得异山梨醇的均匀水溶液；　　　　（ｂ）将步骤（ａ）的均匀水溶液进料到反应器；　　　　（ｃ）将一种或多种二醇和一种或多种二羧酸进料到步骤（ａ）的水溶液中或在步骤（ｂ）之前、期间和／或之后进料到步骤（ｂ）的反应器中；　　　　（ｄ）在足以实施酯化的温度和压力以及任选在适合的催化剂存在下将反应器内容物酯化；　　　　（ｅ）形成预聚物；和　　　　（ｆ）在足以实施缩聚的温度和压力下和在适合的催化剂存在下将所述预聚物缩聚形成聚酯。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备含异山梨醇部分的聚酯的方法。更具体地说，本专利技术涉及将异山梨醇溶解于水，随后再进料到进行聚酯聚合的反应器的方法。
技术介绍
聚酯广泛用作如纤维、薄膜、片材、汽车部件和食品饮料容器等用途的挤塑和注塑树脂。在制造聚酯时，存在着如何将这些单体供应到反应器的问题，因为在常规环境条件下二醇和二羧酸常常是固体。常规进料到聚酯工艺流程中的单体是淤浆、熔体或直接的固体进料。本领域已知异山梨醇是混入到某些类型的聚酯中的单体。异山梨醇是可用于部分取代其他二醇如乙二醇和1，4-环己烷二甲醇的二醇。它可作为单体混入到包括对苯二酰部分的聚酯中。异山梨醇通过赋予聚合物更高的玻璃化转变温度改善了某些聚酯的热性质。这种单体也可增强聚合物在各种用途中的性能，而常规聚酯不能实现这种功能。这些性质提供了如PET刚性容器和热塑性塑料等市场价值。含异山梨醇部分、乙二醇部分和对苯二酰部分的共聚物已有公开，但数量有限。其中乙二醇与异山梨醇的摩尔比率为约90∶10的含这三种部分的共聚物报告于公开的德国专利申请1,263,981号(1968)。这种聚合物作为小组分(约10％)用于聚丙烯的共混物中以改善聚丙烯纤维的可染性。它由对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和异山梨醇的熔体聚合制备，但是工艺条件在该公开中只作一般说明。美国专利6,063,464描述了含异山梨醇聚酯的聚合方法，其中二醇(包括异山梨醇)与二酸的二甲酯在酯交换催化剂的存在下混合，导致二醇与二甲酯的甲基通过酯交换反应产生交换。催化剂可一开始就包括在反应剂中和/或可在加热混合物时一次或分多次加入。该专利也指出在聚合开始时可能需要某些单体过量并随着反应的进行而通过蒸馏除去。公开的PCT申请WO99/54119描述了一种聚酯聚合物及其制备方法，其中所述聚酯通过下面步骤制备，(1)在反应器中混合含二酸部分的单体、含二醇部分的单体、含异山梨醇部分的单体及适用于芳族二酸和二醇缩合的缩合催化剂；和(2)加热所述单体和催化剂而使单体聚合形成具有至少约0.15dL/g的特性粘度的聚酯。该公开描述了在方法的开始阶段如何混合构成聚酯的单体(包括异山梨醇)。含异山梨醇聚酯的市场需要良好的树脂质量，其取决于高纯度材料的产品和通过有效、经济、连续方法制备的树脂。就有效、经济的方法而言，重要的是提供能容易地与常规熔体相聚酯产生设备结合的方法。这需要从异山梨醇单体的生产地传送和存贮异山梨醇单体到使用地(聚酯产生处)的实用方法。本专利技术简述在制备含有异山梨醇作为其部分二醇组分的聚酯方法中，异山梨醇被溶解于水中形成异山梨醇的均匀水溶液。“均匀”是指异山梨醇完全溶解于水中。水溶液进料到反应器。其他二醇和二羧酸或者加入到异山梨醇的水溶液中并随后进料到反应器或者分别加入到反应器中。反应器内容物在足够的温度和压力下酯化，并任选在适合的催化剂存在下进行酯化。形成了预聚物。然后将预聚物在适合的催化剂存在下在足够的温度和压力下缩聚形成聚酯。本专利技术与将异山梨醇以淤浆或固体形式送入反应器的进料形式相比，具有更易处理异山梨醇的优点。淤浆通常难以泵送和难以维持进料中单体浓度的恒定。固体异山梨醇具有强的吸湿性。这也带来恒定浓度进料的难题。液体溶液可比固体或淤浆容易得多的存贮、传送、计量和保持均匀性和无污染。因此存贮、传送、计量和处理异山梨醇溶液的设备费用通常比处理淤浆和固体形式异山梨醇所需的设备费用低得多。本专利技术的其他优点包括本专利技术方法对聚酯工艺产生低的影响。异山梨醇可以液体形式存贮并且容易地泵送到聚酯工艺的酯化部分。一般来说，二羧酸单体通常是固体并且或者溶解于液体二醇单体中或者使用液体二醇单体作为载体以淤浆形式送到工艺的酯化部分。在制备含异山梨醇的聚合物中，除其他液体二醇单体外，异山梨醇的水溶液可容易地充当载体。酯化时，水作为反应副产物产生，并且必须从工艺中去除。与异山梨醇一起进料的水可容易地去除。因此，本专利技术提供了超过现有技术的几方面的优点，所述优点包括但不限于(1)提供了将单体从其生产地传送和存贮到其使用地(聚酯生产地)的实用方法；(2)提供了溶解异山梨醇和/或其他水溶性单体的溶剂；和/或(3)用作非水溶性单体淤浆的载体。本专利技术的详细说明本专利技术涉及一种制备聚酯的方法，所述方法包括下面步骤(a)获得异山梨醇的均匀水溶液；(b)将步骤(a)的均匀水溶液进料到反应器；(c)将一种或多种二醇(其可包括或不包括异山梨醇)和一种或多种二羧酸进料到步骤(a)的水溶液中或在步骤(b)之前、期间和/或之后进料到步骤(b)的反应器中；(d)在足于实施酯化的温度和压力以及任选在适合的催化剂存在下将反应器内容物酯化；(e)形成预聚物；和(f)在足于实施缩聚的温度和压力下和在适合的催化剂存在下将所述预聚物缩聚形成聚酯。可用于本专利技术的异山梨醇单体为二醇1，4:3，6-双脱水-D-山梨醇。异山梨醇单体的结构如下所示。其由可再生的来源如糖和淀粉制备。例如，异山梨醇来自直接源于葡萄糖的山梨醇的脱水反应。葡萄糖通过玉米淀粉萃取物的酶水解获得。异山梨醇是由每年可再生的材料制备。异山梨醇具有下面结构 在本专利技术的步骤(a)中，异山梨醇的均匀水溶液可通过异山梨醇与水以约1至约99％重量、优选60-95％重量、更优选70-90％重量并再更优选70-85％重量的重量百分比混合来获得，其中水与异山梨醇的总重量等于100％重量。异山梨醇的均匀水溶液也可以商品购置。并不要求将异山梨醇与水进行机械搅拌。但是，通过本领域技术人员熟悉的任何常规机械搅拌装置均可将异山梨醇与水机械混合，以提供异山梨醇更快的溶解。优选的方法是在环境条件下溶解异山梨醇。另一优选的方法是在制备和分离中避免完全干燥。因为异山梨醇通常在含水体系中制备，异山梨醇水溶液可直接用于本专利技术中。如步骤(b)和(c)所示，步骤(a)的异山梨醇水溶液被进料到反应器中，(1)在溶液中没有其他单体和/或添加剂存在，或(2)水溶性添加剂和/或水溶性单体(可包括或不包括异山梨醇)溶解于异山梨醇水溶液中，或(3)非水溶性单体和/或非水溶性添加剂可在进料到反应器前在所述异山梨醇水溶液中淤浆化或不在所述异山梨醇水溶液中淤浆化。但是，优选将异山梨醇在加入任何其他单体或添加剂前溶解于水中。这里的“水溶性”是指在特性浓度下形成单相液体。“非水溶性”是指在特点浓度下没有形成单相液体。特别令人惊异的是当将其他单体如1，4-环己烷二甲醇和/或乙二醇加入到异山梨醇水溶液中时，异山梨醇并不从溶液沉淀出来。还有，异山梨醇水溶液提供了良好的溶液稳定性如耐冻结、耐结晶和可加工粘度(可泵送性和流动性)。在本专利技术中可选择在加入其他单体或聚酯添加剂前或在加入某些单体如乙二醇后和进料到反应器前存贮异山梨醇水溶液。存贮异山梨醇水溶液的优选条件是环境条件。将异山梨醇水溶液进料到反应器中的反应条件可以是环境条件或高温条件。聚酯通常包括至少一种二羧酸和至少一种二醇。在制备本专利技术的聚酯中非异山梨醇单体与异山梨醇一起使用。这些单体通常包括至少一种除异山梨醇以外的二醇和至少一种二羧酸。可用于本专利技术的非异山梨醇的二醇包括优选具有6-20个碳原子的脂环族二醇或优选具有2-20个碳原子并更优选具有2-12个碳原子的脂族二醇。这种二醇的例子包括但不限于乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T·C·格尔姆罗思，S·R·图尔纳，L·C·特里斯，
申请(专利权)人：伊斯曼化学公司，
类型：发明
国别省市：