耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种耐水解高强度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结构单元和脂肪族二元醇结构单元构成，其中含有如式1（，式1）所示磺酸盐基团，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。该阳离子可染聚酯组合物的物性良好，耐水解性好，染色后强度保持率优良。染色后强度保持率优良。染色后强度保持率优良。

【技术实现步骤摘要】
耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种耐水解、高强度阳离子可染聚酯组合物，具体的，涉及一种含有末端封锁磺酸盐基团的聚酯组合物。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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；同时，副产物二甘醇含量以及聚酯末端羧基含量高，导致聚酯的耐水解性能不好，纱线染色前后的强度保持率较差，限制了其在一些对强度要求较高的领域的应用。
[0004]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末端封锁阳离子成分导致聚酯的分子量不大，特别存在聚酯末端羧基高、耐水解性能差、强度低的问题，而且染色前后聚酯的强度保持率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种耐水解、高强度的阳离子可染聚酯组合物及其制备方法。
[0006]本专利技术的技术解决方案：耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物，主要由芳香族二元羧酸结构单元和脂肪族二元醇结构单元构成。该聚酯组合物中含有如式1所示磺酸盐基团，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，优选1000～3500ppm；该聚酯组合物的末端羧基COOH在40eq/t以下；式1，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。
[0007]所述聚酯组合物中碱金属元素和硫元素的摩尔比优选大于1.00。
[0008]所述聚酯组合物在155℃、100%湿度的饱和水蒸气下处理4h后的耐水解性指标ΔCOOH在80eq/t以下。
[0009]本专利技术还公开了上述耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物的制备方法，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，然后将低聚物进行聚合反应，最后经固相聚合得到聚酯组合物。在聚合反应结束前的任意阶段添加
碱金属化合物和如式2所示的磺酸盐化合物，所述碱金属化合物为醋酸钠、醋酸锂、醋酸钾中的一种或几种；所述如式2所示磺酸盐化合物的添加量以硫元素计相对于聚酯组合物总量为1000～5000ppm，优选1000～3500ppm，
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式2，式2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。
[0010]所述碱金属化合物的添加量相对于聚酯组合物总量优选在1000ppm以下。
[0011]所述磺酸盐化合物优选在聚合开始以后20min～60min添加。
[0012]所述固相聚合的反应温度优选200～240℃，反应压力优选在1000Pa以下，反应时间优选在100小时以下。
[0013]本专利技术所述聚酯组合物的耐水解性好，副产物二甘醇和末端羧基含量少，染色前后具有很好的强度保持率，该聚酯组合物可在纤维中应用。
具体实施方式
[0014]现有技术中，一般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，由于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，也会导致聚酯的耐水解性变差。
[0015]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所示的磺酸盐化合物，
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式2，式2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。
[0016]所述如式2所示的磺酸盐化合物仅含有一个羟基反应基团，在聚酯中该磺酸盐化合物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，因此能保证获得的聚酯具有较高的分子量，该聚酯具有较好的强度。
[0017]具体可以举例的有22-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。
[0018]添加了阳离子可染成分如式2所示磺酸盐化合物的聚酯组合物中，含有如式1所示磺酸盐基团，
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式1，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。
[0019]本专利技术所述聚酯组合物中如式1所示磺酸盐基团的含量，以硫元素计占聚酯组合物总量的1000～5000ppm。当聚酯组合物中如式1所示磺酸盐基团的含量低于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所示磺酸盐基团的含量高于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所示磺酸盐基团的含量优选以硫元素计占聚酯组合物的1000～3500ppm。
[0020]本专利技术所述聚酯组合物中碱金属元素和硫元素的摩尔比大于1.00。所述碱金属元素包括如式1所示磺酸盐基团中的碱金属元素和除磺酸盐以外的碱金属化合物中的碱金属元素。
[0021]本专利技术所述聚酯组合物的末端羧基COOH在40eq/t以下，在155℃、100%湿度的饱和水蒸气下处理4h后的耐水解性指标ΔCOOH优选在80eq/t以下。
[0022]本专利技术还公开了一种上述耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物的制备方法，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，然后将低聚物进行聚合反应，最后经固相聚合得到聚酯组合物。
[0023]在聚合反应结束前的任意阶段添加碱金属化合物和如式2所示的磺酸盐化合物，
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式2，式2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。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-羧基苯磺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物，主要由芳香族二元羧酸结构单元和脂肪族二元醇结构单元构成，其特征是：该聚酯组合物中含有如式1所示磺酸盐基团，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；该聚酯组合物的末端羧基COOH在40eq/t以下；
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式1，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。2.根据权利要求1所述的耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物，其特征是:所述的聚酯组合物中碱金属元素和硫元素的摩尔比大于1.00。3.根据权利要求1或2所述的耐水解高强度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。4.根据权利要求1或2所述的耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物，其特征是：该聚酯组合物在155℃、100%湿度的饱和水蒸气下处理4h后的耐水解性指标ΔCOOH在80eq/t以下。5.权利要求1所述耐水解高强度阳离子可染聚酯组合物的制备方法，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，然后将低聚物进行聚合反应，最后经固相聚合得到聚酯组合物，其特征是：在聚合反应结束前的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁华，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：