一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法技术

本发明专利技术涉及化纤领域，本发明专利技术公开了一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法，将包括环状聚酯、间苯二甲酸双羟乙酯‑5‑磺酸盐、支化剂在内的原料在催化剂作用下于双螺杆挤出机中进行熔融挤出反应，冷却切粒后得到高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒。本发明专利技术方法所得聚酯母粒磺酸盐含量高、分子结构中磺酸盐分布非常均匀、熔体流动性好、易加工，非常适合作为阳离子可染聚酯母粒。

【技术实现步骤摘要】
一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法
本专利技术涉及化纤领域，尤其涉及一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法。
技术介绍
2017年中国化纤总产量已经超过5000万吨，占全球70％以上，其中聚酯的产量约占化纤总产量的80％。聚酯主要是聚对苯二甲酸乙二酯，又称涤纶，其做成的服装，挺括性好、不易变形，快洗易干，已应用于许多领域。随着聚酯的进一步发展，差别化聚酯纤维的研究与开发已成为趋势。聚酯纤维由于其物廉价美已成为全球第一大化纤面料，聚酯(PET)大分子的化学结构规整，易于结晶，结晶度较大，其取向度也较高，染料难以进入到纤维无定形区；另一方面，由于PET大分子上有苯环存在，同时PET大分子上不具备染座，因而使得其难以染色。通常用分散染料在高温高压(120～130℃，0.13MPa)和有载体的条件下才能染色，且效果不佳，而且常用苯酚、氯苯、联苯、胺类作载体，污染环境，成本也较高。因此，急切需要提升聚酯纤维常压低温易染的性能。为改变常规PET纤维不易染色的弱点，许多文献通过在聚酯分子链中引入含磺酸基官能团的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，使得聚酯纤维能采用阳离子染料染色，因聚酯分子链中增加了染座，染色色牢度高，色彩鲜艳，满足了消费者对于高品质服装的要求，很快在竞争激烈的化纤市场中占据了重要位置。SIPE的加入解决了聚酯纤维的染色问题，且添加的SIPE含量(SIPE含量指的是SIPE与对苯二甲酸的摩尔比)越高，织物的可染性越好，染色越鲜艳，色牢度越好。目前市场上广泛使用的阳离子可染聚酯切片中，聚酯染色改性剂SIPE(改性第三单体)添加量普遍低于2.0％，主要原因是磺酸盐的存在使聚合物的聚合度不上升而只是熔融粘度上升，最终导致纺丝过滤器组件升压速度快，纺丝过程中飘丝断丝严重，可纺性下降。1982年日本帝人、东丽、东洋纺三公司相继研制成功阳离子低温易染聚酯(ECDP)。另外有文献提出采用分子量200以上的聚乙二醇与阳离子聚酯共聚，由于聚乙二醇表现出的增塑效果，能够降低由磺酸酯基引起的增稠作用，但会降低聚酯的耐光性。通过引入高含量阳离子母粒到聚酯熔体中提升聚酯的染色性能，灵活性强，特别是用于制备多功能聚酯和再生阳离子可染聚酯领域。由于磺酸基团之间存在很强的作用力，高含量的磺酸基团会导致聚酯的流动性变差，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CN109485838，提供了一种共聚型高流动性阳离子聚酯母粒基体材料及其制备方法，在酯化的时候加入间苯二甲酸-5-磺酸盐，在酯化之后引入支化改性剂，支化改性剂是由支化结构酸或酸酐与脂肪族二元醇反应形成的以羟基封端的酯化物，其是通过酯交换反应接入到聚酯分子链中，高流动性支化结构改性剂中含有的支化结构酸或酸酐链段具有一定空间位阻效应，降低了聚酯原有的分子排列规整度，进而降低了聚酯分子链间的作用力，从而提升共聚酯分子链流动性能。为了进一步提升聚酯的抗污性能，专利CN109180923提供了一种高流动性耐污易染聚酯母粒及其制备方法，在酯化时加入间苯二甲酸-5-磺酸盐，在酯化之后引入含有-CF2CF2O-重复单元高流动性耐污改性剂，该专利发的产品良好地兼顾了流动性能、耐污性能和染色性能。虽然上述方法在一定程度上提高了流动性能，但间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量不高(特性粘度为0.65，最高含量为30％)这是由于太高的话，流动性改善不明显，粘度比较大，出料比较困难。因此，为了便于加工和减少阳离子可染聚酯母粒的使用，降低成本，开发一种高磺酸盐含量和高流动性的阳离子可染聚酯母粒具有很大的意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法。本专利技术方法制得的阳离子可染聚酯母粒在含有较高量磺酸盐的同时可兼具高流动性，有利于后续加工。本专利技术的具体技术方案为：一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法，将包括环状聚酯、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐、支化剂在内的原料在催化剂作用下于双螺杆挤出机中进行熔融挤出反应，冷却切粒后得到高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒，反应式如下所示：其中n＝30-50。本专利技术方法的技术效果在于：(1)与传统阳离子可染聚酯需要在反应釜中依次进行酯化、预缩聚、终缩聚反应所不同的是，由于本专利技术是以环状聚酯、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐和支化剂为反应原料，进行的是开环-缩合级联聚合，因此本专利技术可直接在双螺杆挤出机中进行熔融挤出反应，无需高真空条件，无需酯化、预缩聚和终缩聚过程，具有反应时间短、无反应热和副产物释放、工艺和设备简单的特点。(2)如
技术介绍
部分所述，现有技术中无法制备高磺酸盐含量及高流动性聚酯母粒的原因在于高磺酸盐含量会导致聚酯粘度大、流动性差、出料困难。而本专利技术从以下几个方面可联合解决上述技术问题：①由于本专利技术的反应是在双螺杆挤出机中进行，本专利技术利用双螺杆挤出机高剪切力和高挤出力的特点，可胜任于制备高粘度的聚酯母粒；②本专利技术在聚酯结构中引入支化结构，可降低分子结构的规整度，从而降低熔点，提高流动性。综上，本专利技术通过对反应原料有针对性的选择，实现了可采用双螺杆挤出机进行反应，再配合支化剂的引入，可制得兼具高磺酸盐含量及高流动性的聚酯母粒。(3)由于环状聚酯与间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐是进行开环-缩合级联聚合反应，根据其反应机理可知形成的聚合物为交替嵌段共聚物，因此磺酸基团在分子链中分布更为均匀，有利于后期更均匀染色。作为优选，所述环状聚酯与间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐的质量比为1∶0.3～0.8。为了进一步提升效果，本专利技术严格限定了环状聚酯与间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐的比例，环状聚酯比例过低会导致间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐的残余，影响熔体纺丝的性能；同时，环状聚酯比例过高会导致磺酸基团的含量变少，后期使用母粒的量变大，加工成本变高。因此，为了得到较好的熔体性能以及较高的磺酸盐含量，本专利技术将间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐和环状聚酯比例控制在上述范围。作为优选，所述支化剂为季戊四醇、丙三醇、羟三甲基乙烷和羟三甲基丙烷的一种或几种。作为优选，所述支化剂的用量为环状聚酯质量的0.1～0.5％。作为优选，所述催化剂为钛系催化剂或锑钛双金属催化剂，催化剂占环状聚酯总重的100～200ppm。作为优选，所述钛系催化剂包括钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯和乙二醇钛中的一种或几种。目前聚酯合成所用催化剂一般为锑系、钛系以及锗系。其中，锑系催化剂催化制得的聚酯色相较好，但由于锑属于重金属，并且活性较低，需要加入的催化剂量较大，对环境有一定的污染，不符合绿色生产；钛系催化剂无污染，活性较高，但高活性也导致了副反应较多，所得聚酯色相较差，且不利于控制聚酯的分子量，容易导致分子量过高；锗系催化剂由于其不含重金属，所得产品颜色纯白，基本无污染，但由于其含量少，价格高，不符合经济效应，因而其在实际聚酯生产上的应用基本为零。因此单一使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法，其特征在于：将包括环状聚酯、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐、支化剂在内的原料在催化剂作用下于双螺杆挤出机中进行熔融挤出反应，冷却切粒后得到高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒，反应式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒的制备方法，其特征在于：将包括环状聚酯、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐、支化剂在内的原料在催化剂作用下于双螺杆挤出机中进行熔融挤出反应，冷却切粒后得到高磺酸盐含量高流动性的阳离子可染聚酯母粒，反应式如下所示：



其中n＝30-50。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述环状聚酯与间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐的质量比为1∶0.3～0.8。


3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述支化剂为季戊四醇、丙三醇、羟三甲基乙烷和羟三甲基丙烷中的一种或几种。


4.如权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于：所述支化剂的用量为环状聚酯质量的0.1～0.5％。


5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂为钛系催化剂或锑钛双金属催化剂，催化剂占环状聚酯总重的100～200ppm。


6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述钛系催化剂包括钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯和乙二醇钛中的一种或几种。


7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述锑钛双金属催化剂的制备方法如下：
(a)制备钛系催化剂：将摩尔比为1∶0.3～0.8∶1～1.5的烷氧基钛酸酯、柠檬酸、乙二醇混合，于75～85℃下反应0.5～1.0h，体系变浑浊，经过滤、干燥后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李院院，胥荣威，产文涛，
申请(专利权)人：浙江恒澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33