一种共聚酯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种共聚酯材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的共聚酯材料包括具有如下结构式的共聚酯：式(I)中，R1、R3、R4独立地选自直链或支链的C

【技术实现步骤摘要】
一种共聚酯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其是一种共聚酯材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]美国杜邦公司的卡罗瑟斯于1928年首次采用化学法合成了聚酯，该方法主要由脂肪族二駿酸和二元醇合成，所以聚酯最简单的形式就是以二元醇与二元酸通过缩聚反应得到。1941年，英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森首先采用对苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚制得聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，简称PET)，由于其优异的成纤性能，自从上世纪1953年便成功应用于合成纤维领域。PET具备良好的机械性能、透明性、耐热性能、可纺性能、高气体阻隔性，良好的耐药品性和绝缘性，广泛地用于纤维，双向拉伸薄膜和聚酯瓶及各种包装容器等包装、纺织行业，高黏度的PET还在工程塑料的轴承、齿轮、电器零件等领域得到广泛应用。
[0003]但是由于PET自身的分子结构特性(PET是苯环结构的线型大分子，无支链，重复单元之间通过酯基相连接)，酯基和苯环之间形成共轭体系，分子链表现出的刚性，具有较高的玻璃化温度和熔点(常见PET的熔点在225～255℃之间)，较高的熔点需要较高的加工温度，同时会增加聚酯制品的成型周期，严重的限制了聚酯材料的应用范围；且其本身为半结晶材料，成型收缩率很大，尺寸稳定性差、较慢的结晶速率，较高的熔点导致通常具备较长的加工周期，这些不足在模塑制品市场限制了PET的应用范围。因此，需要对PET进行改性，以降低其熔点和降低其成型收缩率，拓宽其应用范围。
[0004]最早的低熔点聚酯纤维是由日本窒素公司研发生产的ES纤维，它是一种以PP为芯，以PE为皮的聚烯烃复合纤维，并于1977年得到工业化，但是PET与烯烃类聚合物的粘结性较差，常规PET在该领域的应用受到诸多限制，为了解决低熔点纤维与聚酯纤维相容性差等问题，日本UNITIKA公司成功地研发了“Melty”低熔点共聚酯产品。现有的改性中，大都是通过共聚改性，例如采用二元醇(例如1,4丁二醇)作为共聚单体(如专利CN101367914A、CN1266188C、CN1962716A、CN101338023A)，此类共聚单体虽然能够破坏PET分子链段的规整性，从而破坏PET分子链段的常规结晶结构，但是实验过程产生毒性副产物的四氢呋喃，目前的技术手段依然无法控制副产物的产生；也有专利(如专利CN1239612、CN1399656A)采用1,4环已烷二甲醇(CHDM)作为醇改性剂，但是该单体原料需要进口，价格昂贵；还有专利(如专利CN103102473A)采用石油基单体进行改性，但是石油资源为不可再生资源，且容易产生更多的白色垃圾，不利于环保。
[0005]因此，需要开发一种新的综合性能好的共聚酯材料。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术的目的在于，克服现有的低熔点共聚酯材料环保性差、透明度较差的缺陷，提供一种共聚酯材料。
[0007]本专利技术的另一目的在于，提供所述共聚酯材料的制备方法。
[0008]本专利技术的另一目的在于，提供所述共聚酯材料在制备薄膜、粘结纤维、热熔胶或色母粒中的应用。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种共聚酯材料，所述共聚酯材料包括具有如下结构式的共聚酯：
[0011][0012]式(I)中，R1、R3、R4独立地选自直链或支链的C
2～5
烷基；R2为苯基，其取代位点为邻位、间位或对位；R5为C
4～34
脂肪链；R6为聚醚链段；其中，x:(y+n):m＝1：(0.005～2)：(0.0002～0.5)，且y≥0，n≥0。
[0013]本专利技术的共聚酯材料，以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为主链，选用2,5呋喃二甲酸和/或碳原子数为4～34的生物基脂肪二元酸作为共聚改性单体，这两种单体与二元醇得到的聚酯链段无规插入到PET聚合物链当中，可以破坏PET链段的规整性，使聚酯分子在熔体状态下的构象大为增加，最终削弱分子链段的自由堆砌能力，从而降低得到的聚酯材料的结晶度，进而降低聚酯材料的熔点和提升透明度。为了进一步降低聚酯材料的结晶度，本专利技术的专利技术人通过研究还发现，如在聚酯分子链末端引入聚醚多元醇链段(含R6的聚合度为m的链段)作为封端剂和结晶抑制剂，不仅能够抑制聚酯结晶，还能够使塑化后的聚酯产品的亮度保持不会降低，以及抑制材料黄变。此外，本专利技术选用的共聚单体，还可以有效减少副产物的产生，有利于环保。
[0014]需要说明的是，式(I)中，含有2,5呋喃二甲酸酯的共聚改性链段、含有生物基脂肪酸酯的共聚改性链段是无规穿插在PET链段中，式(I)中采用的是高分子材料领域常见的无规共聚物链段的表示方法。
[0015]优选地，式(I)中所述x:(y+n):m＝1：(0.01～1.5)：(0.0003～0.4)。本专利技术的专利技术人通过进一步研究发现，各组分链段在合适的比例下，得到的聚酯材料的熔点、透明度、流动性更佳。
[0016]优选地，式(I)中y:n＝1：(0.1～1)。在聚酯链段中同时引入2,5呋喃二甲酸酯链段和生物基脂肪酸酯链段，可以进一步降低聚酯材料的熔点。
[0017]优选地，所述直链或支链的C
2～5
烷基为
‑
C2H4‑
、
‑
CH(CH3)CH2‑
或
‑
CH2‑
C(CH3)2‑
CH2‑
中的一种或几种的组合；进一步优选为
‑
C2H4‑
或
‑
CH2‑
C(CH3)2‑
CH2‑
。
[0018]优选地，所述聚醚链段为
‑
O
‑
CH2CH2‑
O
‑
CH2CH2‑
。
[0019]本专利技术的共聚酯材料，根据需要，还可包含其他添加剂，所述其他添加剂包括但不限于调色剂，所述调色剂为颜料或染料中的至少一种。
[0020]可选地，所述颜料包括但不限于蒽醌类颜料、酞菁类颜料、北栗红颜料或酞镉红类颜料中的一种或几种的组合。
[0021]可选地，所述染料包括但不限于碱性蓝染料。
[0022]所述共聚酯材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023]S1.将芳香族二元羧酸、直链或支链的C
2～5
烷基二醇、酯化催化剂、稳定剂和其他添
加剂混合均匀后，在230～260℃、0.25～0.5MPa条件下进行酯化反应，当出水量达到理论值后，再加入C
32～36
脂肪族二羧酸和/或2,5呋喃二甲酸继续进行酯化反应，当出水量达到理论值后，得到酯化物混合物；
[0024]S2.向S1.得到的酯化混合物中加入缩聚催化剂和端羟基聚醚，在255～265℃、真空环境下进行酯交换缩聚反应，待扭矩达到理论值时反应结束，经后处理后即得所述共聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共聚酯材料，其特征在于，所述共聚酯材料包括具有如下结构式的共聚酯：式(I)中，R1、R3、R4独立地选自直链或支链的C
2～5
烷基；R2为苯基，其取代位点为邻位、间位或对位；R5为C
4～34
脂肪链；R6为聚醚链段；其中，x:(y+n):m＝1：(0.005～2)：(0.0002～0.5)，且y≥0，n≥0。2.如权利要求1所述的共聚酯材料，其特征在于，所述x:(y+n):m＝1：(0.01～1.5)：(0.0003～0.4)。3.如权利要求1所述的共聚酯材料，其特征在于，式(I)中y:n＝1：(0.1～1)。4.如权利要求1所述的共聚酯材料，其特征在于，所述直链或支链的C
2～5
烷基为
‑
C2H4‑
、
‑
CH(CH3)CH2‑
或
‑
CH2‑
C(CH3)2‑
CH2‑
中的一种或几种的组合。5.如权利要求1所述的共聚酯材料，其特征在于，所述聚醚链段为
‑
O
‑
CH2CH2‑
O
‑
CH2CH2‑
。6.如权利要求1所述的共聚酯材料，其特征在于，所述共聚酯材料还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括调色剂。7.权利要求1～6任一项所述的共聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将芳香族二元羧酸、直链或支链的C
2～5
烷基二醇、酯化催化剂、稳定剂和其他添加剂混合均匀后，在230～260℃、0....

【专利技术属性】
技术研发人员：栗江波，王兴祥，陆留裕，宗建平，胡广君，
申请(专利权)人：华润化学材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：