本发明专利技术公开了一种水溶性聚酯及其高固含率溶液的制备方法，主要包括两部分内容：通过加入SIPM、IPA和亲水性单体等对水溶性聚酯配方的改进以及SIPM的预处理工艺和利用不同粘度的水溶聚酯的协同复配的制备工艺，得到了溶解性更好、更加环保的水溶型聚酯；通过对水溶型聚酯溶解方法的改进，包括添加复配的软水剂和调节pH等因素，获得了固含率更高的水溶聚酯，其水溶性聚酯溶液的固含率≥55％，满足了高固含率水溶性聚酯浆料的需求。高固含率水溶性聚酯浆料的需求。高固含率水溶性聚酯浆料的需求。
【技术实现步骤摘要】
一种水溶性聚酯及其高固含率溶液的制备方法
[0001]本专利技术涉及一种水溶性聚酯及其高固含率溶液的制备方法，属于高分子化工制造领域。
技术介绍
[0002]随着我国纺织工业的快速发展，PET超细纤维因其高覆盖性、织物光泽柔和以及较好的透气性等而成为化学纤维中的佼佼者。然而，PET纤维因具有较高的结晶度，缺少亲水性基团，造成其上浆困难。目前，主要的纺织浆料为：(1)变性淀粉浆料：制造成本高，生产工艺复杂，且反应过程的控制要求也高；(2)PVA浆料：具有非常好的成膜性，浆膜的机械性能较好，并与天然纤维、合成纤维具有较好的粘附性，但其使用后的生物可降解性差，污染环境；(3)丙烯酸类浆料：对亲水性纤维具有好的粘附性，但吸湿性大，再粘性严重，浆膜强度过低。针对上述浆料所存在的问题，水溶性聚酯浆料依据“相似相容原理”而被开发出来。水溶性聚酯具有良好的吸湿性和离子电导性能，在热水中或弱碱液中可迅速溶解，在常温状态下为固体颗粒，可以根据需要调节体系的粘度，并具有良好的成膜性能。因此，采用水溶性聚酯浆料对纱线进行上浆，不仅能够明显提高纱线的强度，降低纱线断头率，也可有效防止纱线再粘。
[0003]目前，针对水溶性聚酯已开展了不少的研究工作。专利CN104371096B公开了一种海岛纤维水溶聚酯及其制备方法，以对苯二甲酸、乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇、间苯二甲酸乙二酯
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磺酸钠及己二酸为原料，以三氧化二锑或醋酸锑为催化剂，以磷酸三甲酯为稳定剂，经酯化、聚合过程和后处理各单元过程获得，得到的海岛纤维水溶聚酯在80℃热水中即可溶解，无需碱液，在海岛纤维开纤过程中不损伤岛相纤维。专利CN102912633A公开了一种水溶聚酯浆料及其制备，通过间苯二甲酸二烷基酯磺酸钠、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇在搅拌、加热和抽真空情况下反应至一定的分子量和黏度，出料后经双螺杆挤出，造粒而获得，其具有优异的亲水性和水溶性，不需要乳化剂来助乳化，可直接配成溶液来对纱线进行上浆，上浆后的纱线强度良好、成膜性抱合性好，且不发粘、不起毛羽，不含对人体和环境有害的成分。专利CN101967225A公开了水溶性磺基共聚酯的制备方法，以间苯二甲酸、磺基二元酸或酯、对苯二甲酸的二元酸/酯与至少含有乙二醇的二元醇，通过酯化或酯交换反应后得到缩聚预聚物，再减压缩聚获得产品，该方法一次性投料、工艺简洁、降低成本，产品有着优异的水溶性和较高的玻璃化转变温度适于存储，在浆料应用中效果良好。专利CN109438685A公开了一种水溶性共聚酯及其制备方法，以二元羧酸或其酯、二元醇、间苯二甲酸二甲酯
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磷酸盐为原料，加入催化剂在反应釜中混合均匀，在惰性环境常压下升温到180～275℃进行酯化或酯交换反应1～5小时，副产物收集量大于理论值的95％，保持温度在240～295℃之间，减压到500Pa以下，进行缩聚反应0.5～5h，共聚酯具有优异的水溶性，能够不使用有机溶剂，可以大幅降低VOC。专利CN105199089B公开了一种脂肪族
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芳香族水溶性共聚酯浆料的制备方法，通过在芳香族水溶性聚酯浆料的分子主链中嵌入脂肪族二羧酸酯链段，从而克服了现有技术中水溶性共聚酯浆料的制备方法中所采用的芳香族聚酯由
于其大分子中含有大量的苯环结构，导致使用后生物难以降解、不利于环境保护的问题，进而降低了自然界中微生物侵蚀和分解水溶性聚酯的难度，有效增加了水溶性聚酯浆料的生物可降解性。
[0004]根据引入亲水基团种类的不同，水溶性聚酯主要分为羧酸盐型和磺酸盐型两大类。羧酸盐型水溶性聚酯在制备过程中需要进行胺的中和，造成环保性和无毒副作用性降低，且储存稳定性、水溶性差等。磺酸盐型水溶性聚酯无需极大幅度搅拌和添加其他助剂下，便可快速溶于水中，具有更好的环境友好性、水溶性和储存稳定性，因此磺酸盐型水溶性聚酯发展前景广阔，特别是应用于化纤领域。
[0005]目前，水溶性聚酯主要通过加入含有磺酸钠的第三单体来实现溶解性能。在一定范围内水溶性聚酯的第三单体含量越高越有利于溶解，但由于三单体增加到一定量后对产品溶解性能作用不大，且三单体含量越多成本越高，产品造粒干燥成型难度大。水溶性聚酯的水溶液表现出聚电解质效应，聚电解质发生离解，由于带电基团之间的静电相互排斥，分子呈伸展构象；另外，除了聚合物
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溶剂相互作用和链节间的空间位阻以及范德华力相互作用外，静电相互作用也是影响大分子的构象、体积和形状的主导因素。因此，水溶产品溶解过程由于第三单体的水溶性促使形成O/W的悬浮稳定液，溶解过程是一个电离平衡过程，当溶液中生成物离子浓度过大会抑制产品的溶解，另外，由于水温的始终性导致未溶解的部分产品形成结晶聚合物，形成结晶聚合物后就彻底失去溶解性能，这种现象在溶解高含固率产品时尤为突出(目前最高溶解浓度33％)。此外，在选用溶解的水质偏碱性时，水中的低分子电解质离子容易扩散到大分子线团内部，并对大分子链上带电部分起着屏蔽作用，当溶液稀释时，这种静电屏蔽作用抑制了线团的体积膨胀，严重影响了水溶聚酯的溶解性。
技术实现思路
[0006]基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种水溶性聚酯及其高固含率溶液的制备方法，主要包括两部分内容：通过加入SIPM、IPA和亲水性单体等对水溶性聚酯配方的改进以及SIPM的预处理和不同粘度的水溶聚酯的协同复配的制备工艺，得到了溶解性更好、更加环保的水溶型聚酯；通过对水溶型聚酯溶解方法的改进，包括添加软水剂和调节pH等因素，获得了固含率更高的水溶聚酯，其水溶性聚酯溶液的固含率≥55％，满足了高固含率水溶性聚酯浆料的需求。
[0007]本专利技术为实现目的，采用如下技术方案：
[0008]本专利技术首先提供一种具有优异溶解性的水溶性聚酯的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)酯交换反应：
[0010](11)首先利用乙二醇(EG)对间苯二甲酸二甲酯
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磺酸钠(SIPM)进行预处理待用：在反应釜中加入EG和SIPM，EG和SIPM的摩尔比为12～6:1，将温度升温至120℃并恒温1小时脱除物料中的水分；接着，控制在1～3h内升温至185℃，然后在185℃的条件下恒温酯化，直至酯化率达到75～90％时，获得预处理后的SIPM。
[0011](12)将对苯二甲酸(PTA)、乙二醇EG、间苯二甲酸(IPA)和亲水性单体加入一酯化釜中，醇酸摩尔比控制为1.05～1.25，酯化温度控制为220～270℃，控制总体酯化率为90～98％，酯化停留时间控制为50～90min，导入二酯化釜；接着将三氧化二锑、磷酸三甲酯、抗氧化剂1010和预处理后的SIPM加入二酯化釜中，继续升温至235～245℃，酯化压力为常压，
二酯化总停留时间控制为60～110min，完成二酯化反应后，通过氮气加压将物料分两部分分别导入预缩聚釜和终缩聚釜中。
[0012](2)缩聚反应
[0013]将二酯化釜中的部分物料导入预缩聚釜后，进行负压预聚合反应，内温控制为235～240℃，起始本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)酯交换反应：(11)首先利用乙二醇EG对间苯二甲酸二甲酯
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磺酸钠SIPM进行预处理待用：在反应釜中加入EG和SIPM，EG和SIPM的摩尔比为12～6:1，将温度升温至120℃并恒温1小时脱除物料中的水分；接着，控制在1～3h内升温至185℃，然后在185℃的条件下恒温酯化，直至酯化率达到75～90％时，获得预处理后的SIPM；(12)将对苯二甲酸PTA、乙二醇EG、间苯二甲酸IPA和亲水性单体加入一酯化釜中，醇酸摩尔比控制为1.05～1.25，酯化温度控制为220～270℃，控制总体酯化率为90～98％，酯化停留时间控制为50～90min，导入二酯化釜；接着将三氧化二锑、磷酸三甲酯、抗氧化剂1010和预处理后的SIPM加入二酯化釜中，继续升温至235～245℃，酯化压力为常压，二酯化总停留时间控制为60～110min，完成二酯化反应后，通过氮气加压将物料分两部分分别导入预缩聚釜和终缩聚釜中；(2)缩聚反应将二酯化釜中的部分物料导入预缩聚釜后，进行负压预聚合反应，内温控制为235～240℃，起始压力常压，在时间30～70min内缓慢降低压力至20～60KPa，降压之后的总停留时间为50～90min，通过低温长时间聚合抑制产品热降解，熔体达到规定粘度后，完成预缩聚反应，获得低聚合度熔体，等待通过氮气加压将物料导入缩聚釜中；将二酯化釜中的另一部分物料导入终缩聚釜后，先进行常压反应10～55min，常压反应阶段控制内温240～250℃；常压反应结束后进行负压反应，先控制时间为50～85min内缓慢降低压力至1.8KPa，再控制时间为35～70min内继续降低釜内压力至10Pa；维持釜内压力10Pa进行缩聚反应，并控制时间在15～50min内将反应终温升至250～265℃；然后，控制恒温时间为90～160min，使熔体达到规定粘度后，升至常压，将预缩聚釜中的低聚合度熔体导入终缩聚釜中；接着，在20～80min内将反应温度和釜内压分别达到250～265℃和5～10Pa的条件下...
【专利技术属性】
技术研发人员：许宏平，高峰，徐冬生，李亚，葛琳，王胜龙，
申请(专利权)人：安徽皖维高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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