阳离子可染聚酯组合物及其制备方法技术

本申请公开了一种阳离子可染聚酯组合物及其制备方法。所述阳离子可染聚酯组合物主要由芳香族二元羧酸单元和脂肪族二元醇单元构成，其中含有末端封锁磺酸盐基团。该阳离子可染聚酯组合物的物性良好，染色性优良，且通过控制阳离子染料可染成分的添加时机，使得聚酯组合物中水溶性低聚物的含量低，聚酯组合物的染色稳定性及物性好。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阳离子可染聚酯组合物及其制备方法
本专利技术涉及一种阳离子聚酯组合物及其制备方法。更具体的，涉及一种具有优良染色稳定性的阳离子可染聚酯组合物。
技术介绍
聚酯树脂，由于其具有优异的机械力学性能和化学特性，被广泛应用于衣料、产业用纤维，磁带、表面涂层用薄膜，以及轮胎子午线、网线等工业领域。在作为衣料纤维使用的时候，为了提高聚酯的染色性，以间苯二甲酸-5-磺酸钠为代表的含有磺酸盐基团的间苯二甲酸成分被作成共聚单体制得共聚改性阳离子可染聚酯。但是磺酸盐基团在聚酯中容易发生物理交联，导致聚酯在固有粘度(IV)不高的情况下熔融粘度明显上升，导致最终所得到的纱线强度较低，限制了其在一些对强度要求较高的领域的应用。为了改善磺酸盐基团所产生的增粘现象，现有技术中比较常见的是向聚酯中添加长直链的聚醚二醇，增加聚酯的柔性，从而降低其粘度。其他方法，比如中国专利CN201110351219.2公开了一种常压阳离子可染性聚酯及纤维，所述阳离子可染成分为含有磺酸基间苯二甲酸的金属盐和作为磺酸基间苯二甲酸的鏻盐等的化合物。该专利通过使用离子键性分子间力小的非金属离子类阳离子可染成分与聚酯共聚从而抑制聚酯粘度的上升。但是间苯二甲酸磺酸磷盐或季铵盐易分解，导致聚酯聚合中会出现严重黄变，纺丝时断头、难染色等一系列问题。另外，日本专利特开平5-25708公开了一种改性聚酯纤维，通过使用末端封锁阳离子成分、聚醚以及二醇成分进行聚酯改性，所得改性聚酯中的阳离子基团主要接在分子链末端，分子链中间没有相互作用的物理交联基团，大大降低了聚酯的粘度，获得的阳离子聚酯纤维强度较现有磺酸盐基团的间苯二甲酸成分改性的聚酯有大幅度提高，并且纺丝性能也没有问题。但是该专利中使用的改性剂有末端封端的效果，特别是存在大量低分子量的易溶出低聚物，在高温高压染色时会出现比较严重的溶出现象，使得聚酯的染色稳定性极差，颜色不可控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好染色稳定性的阳离子可染聚酯组合物及其制备方法。本专利技术的技术解决方案：阳离子可染聚酯组合物，主要由芳香族二元羧酸单元和脂肪族二元醇单元构成。该聚酯组合物中含有如式1所示末端封锁磺酸盐基团，且如式1所述基团的含量以硫元素计占聚酯组合物总量的1000～5000ppm；该聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素占聚酯组合物总硫元素的30.0％以下，式1中，Y为碳原子数2～20的烷基、苯基或烷基苯，Z为Li离子、Na离子或K离子。所述如式1所述基团的含量优选以硫元素计占聚酯组合物总量的1000～3500ppm。该聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素优选占聚酯组合物总硫元素的15.0％以下。本专利技术还公开了一种上述阳离子可染聚酯组合物的制备方法，首先由芳香族二元羧酸或其酯化衍生物与脂肪族二元醇经过酯化或酯交换反应得到低聚物，然后在聚合开始以后向上述低聚物中添加如式2所示的磺酸盐，最终反应得到聚酯组合物，其中式2所示磺酸盐的添加量以硫元素计相对于聚酯组合物总量为1000～5000ppm，X-Y-SO3Z式2，式2中，X为羧基、甲酸甲酯基、甲酸乙酯基或甲酸乙二醇酯基，Y为碳原子数2～20的烷基、苯基或烷基苯，Z为Li离子、Na离子或K离子。所述式2所示磺酸盐的添加量优选以硫元素计相对于聚酯组合物总量为1000～3500ppm。所述如式2所示磺酸盐在聚合开始以后20min～60min添加。本专利技术所述聚酯组合物中的水溶性低聚物含量极低，染色性良好，极大的改善了封端类型阳离子聚酯的染色稳定性。具体实施方式现有技术中，通过在聚酯中共聚含有磺酸盐基团的阳离子可染成分，如间苯二甲酸-5-磺酸盐等，从而赋予聚酯阳离子可染性能。但是，一般通过这种方式得到的聚酯中，磺酸盐基团分布在聚酯分子量的中间，磺酸盐基团在聚酯中容易发生物理交联，导致聚酯的粘度上升，聚酯强度降低。同时由于磺酸盐基团分布在聚酯分子量的中间也会导致聚酯耐水解性变差。为了克服上述问题，本专利技术所使用的阳离子可染成分为如式2所示的磺酸盐，X-Y-SO3Z式2，式2中，X为羧基、甲酸甲酯基、甲酸乙酯基或甲酸乙二醇酯基，Y为碳原子数2～20的烷基、苯基或烷基苯，Z为Li离子、Na离子或K离子。具体可以举例的有2-羧基苯磺酸钠、2-羧基苯磺酸钾、3-羧基苯磺酸钠、3-羧基苯磺酸锂、4-羧基苯磺酸钠、2-磺酸钠苯甲酸甲酯、3-磺酸钠苯甲酸甲酯、4-磺酸钠苯甲酸甲酯、2-磺酸钠苯甲酸乙酯、2-磺酸钾苯甲酸乙二醇酯、3-磺酸钠苯甲酸乙酯、4-磺酸钠苯甲酸乙二醇酯、3-磺酸锂苯甲酸乙二醇酯等，其中优选3-羧基苯磺酸钠。添加了阳离子可染成分如式2所示磺酸盐的聚酯中，含有如式1所示的末端封锁磺酸盐基团，式1中，Y为碳原子数2～20的烷基、苯基或烷基苯，Z为Li离子、Na离子或K离子。本专利技术所述聚酯组合物中如式1所示末端封锁磺酸盐基团的含量，以硫元素计占聚酯组合物的1000～5000ppm。当聚酯组合物中如式1所示末端封锁磺酸盐基团的含量以硫元素计低于1000ppm时，所得产品在后续的染色过程中难以达到满意的色彩浓度；当聚酯组合物中如式1所示末端封锁磺酸盐基团的含量以硫元素计高于5000ppm时，会抑制聚酯分子链的增长，聚合体系还未达到目标粘度就终止聚合，不能获得物性良好的聚酯组合物。从染色性以及聚酯组合物物性综合考虑，所述如式1所示末端封锁磺酸盐基团的含量优选以硫元素计占聚酯组合物的1000～3500ppm。本专利技术的聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素优选占聚酯组合物总硫元素的30.0％以下。所述水溶性低聚物是指被如式2所示磺酸盐过早封端的聚酯，其分子量只有400～1500g/mol。这些水溶性低聚物在对聚酯组合物进行高温染色时溶出，导致聚酯组合物染色不稳定。因此，为了使得聚酯组合物达到良好的染色稳定性，有必要控制聚酯组合物中水溶性低聚物的含量。本专利技术的聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素优选占聚酯组合物总硫元素的15.0％以下。本专利技术还公开了一种上述阳离子可染聚酯组合物的制备方法，首先由芳香族二元羧酸或其酯化衍生物与脂肪族二元醇经过酯化或酯交换反应得到低聚物，然后在聚合开始以后向上述低聚物中添加如式2所示的磺酸盐，最终反应得到聚酯组合物。X-Y-SO3Z式2，式2中，X为羧基、甲酸甲酯基、甲酸乙酯基或甲酸乙二醇酯基，Y为碳原子数2～20的烷基、苯基或烷基苯，Z为Li离子、Na离子或K离子。具体可以举例的有2-羧基苯磺酸钠、2-羧基苯磺酸钾、3-羧基苯磺酸钠、3-羧基苯磺酸锂、4-羧基苯磺酸钠、2-磺酸钠苯甲酸甲酯、3-磺酸钠苯甲酸甲酯、4-磺酸钠苯甲酸甲酯、2-磺酸钠苯甲酸乙酯、2-磺酸钾苯甲酸乙二醇酯、3-磺酸钠苯甲酸乙酯、4-磺酸钠苯甲酸乙二醇酯、3-磺酸锂苯甲酸乙二醇酯等，其中优选3-羧基苯磺酸钠。所述如式2所示磺酸盐的添加量以硫元素计相对于聚酯组合物总量为1000～5000ppm。当如式本文档来自技高网...

【技术保护点】
阳离子可染聚酯组合物，主要由芳香族二元羧酸单元和脂肪族二元醇单元构成，其特征是：该聚酯组合物中含有如式1所示末端封锁磺酸盐基团，且如式1所述基团的含量以硫元素计占聚酯组合物总量的1000～5000ppm；该聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素占聚酯组合物总硫元素的30.0％以下；/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190320 CN 201910210439X阳离子可染聚酯组合物，主要由芳香族二元羧酸单元和脂肪族二元醇单元构成，其特征是：该聚酯组合物中含有如式1所示末端封锁磺酸盐基团，且如式1所述基团的含量以硫元素计占聚酯组合物总量的1000～5000ppm；该聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素占聚酯组合物总硫元素的30.0％以下；



式1中，Y为碳原子数2～20的烷基、苯基或烷基苯，Z为Li离子、Na离子或K离子。


根据权利要求1所述的阳离子可染聚酯组合物，其特征是：所述如式1所述基团的含量以硫元素计占聚酯组合物总量的1000～3500ppm。


根据权利要求1或2所述的阳离子可染聚酯组合物，其特征是：该聚酯组合物中水溶性低聚物中的硫元素占聚酯组合物总硫元素的15.0％以下。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永佳，望月克彦，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32