CN101338023A - 一种低熔点共聚酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种低熔点共聚酯及其制备方法，所述的低熔点共聚酯，用下列单体经酯化反应和缩聚反应而成，(a)对苯二甲酸(PTA)及间苯二甲酸(IPA)；(b)1，4丁二醇(BDO)；(c)聚乙二醇600～6000(PEG)；其中，a成分中，对苯二甲酸与间苯二甲酸投料质量比为80～20∶20～80之间；c成分中聚乙二醇投料重量比以a为基准1～30％；a与b的摩尔比例为1∶1.5～2.3；所述的制备方法包括酯化反应和缩聚反应两个阶段；所述的共聚酯具有熔点低、结晶性能好、特性黏度高以及粒子不易粘连的特点，适用于纺制长丝、短纤及无纺布。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种适合于长丝、短纤及无纺布之用的低熔点共聚酯及其制备方法，属于纺织技术领域。
背景技术
聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯)熔点为265℃。按熔点高低划分，一般地将低于230℃熔点的共聚酯称作低熔点聚酯。在纺织领域，通常将低熔点聚酯制成长丝、短纤，用于与主体纤维热粘合。由于被粘合纤维的材质和形态不同，加工状态、工艺条件以及出于节能等考虑，对低熔点纤维的熔点要求也各不相同，有的用于无纺布粘合用的低熔点纤维，一般情况下180℃便可满足要求，而有的使用的低熔点纤维产品要求熔点在120℃，甚至更低，如雪尼尔花式纱。于是一种熔点低于110℃的低熔点聚酯制备技术及低熔点共聚酯切片应运而生。
目前在市售的熔点为120℃及其以下的低熔点树脂中，经测试表明，大多采用在对苯二甲酸及乙二醇基本原料基础上，添加间苯二甲酸、脂肪族二元酸、二甘醇、新戊二醇等多种酸、醇成分，如美国专利US4,396,746中提供的一种热塑性低熔点共聚酯，其中就包含有对苯二甲酸、间苯二甲酸、2-甲基-1，3-丙二醇以及1，4-环己烷二甲醇等多种共聚单体。它们虽然达到了熔点低的要求，但树脂的热性能、机械性能变得较差，尤其是其原本固有的良好的结晶性能遭到严重破坏，有的呈现为非晶态。这一类树脂有的在烘干、予结晶过程中很容易粘连，纺丝成形过程中粘辊、粘卷，严重影响其实用性；还有的树脂，熔点虽达到了要求，但特性黏度较低，用作纤维时，加工中问题较多，纺丝成形中毛丝、断丝较严重，生产效率很低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种包含最少种类的单体，相对于其它已知技术，熔点更低，特性黏度高，结晶性能好，储存、热烘干加工中不粘连，纺丝不粘卷，适合于纺丝用的低熔点共聚酯及其制备方法。
本发明所述的低熔点共聚酯，用下列单体经酯化反应和缩聚反应而成，
(a)对苯二甲酸(PTA)及间苯二甲酸(IPA)；
(b)1，4丁二醇(BDO)；
(c)聚乙二醇600～6000(PEG)；
其中，a成分中，对苯二甲酸与间苯二甲酸投料质量比为80～20∶20～80之间；c成分中聚乙二醇投料重量比以a为基准1～30％；a与b的摩尔比例为1∶1.5～2.3。
所述的低熔点共聚酯，其特性黏度介于0.60～1.20dL/g之间，熔点在110～160℃。
一种如上所述的低熔点共聚酯的制备方法，该方法包括酯化反应和缩聚反应两个阶段：
酯化反应连续进行，反应原料为：酸成分中80～20％对苯二甲酸及20～80％间苯二甲酸，酸成分与丁二醇的摩尔比为：1∶1.5～2.3，催化剂为钛酸四丁酯(TBT)，其用量以原料酸总重量为基准的100～400ppm，酯化反应压力为常压～0.05MPa(正压)，反应温度在190～210℃；
缩聚反应采用间隙方式进行，反应分常压阶段、低真空阶段和高真空阶段；缩聚反应催化剂为钛酸四丁酯，用量以原料酸成分总重量为基准的100～400ppm；常压缩聚反应温度控制在210～230℃；聚乙二醇在反应半小时后投入，其用量以原料酸成分总重量为基准的1～30％；低真空阶段反应压力为0.1～50kPa，反应温度在230～240℃，反应时间0.5～1h；高真空阶段反应压力50～100Pa，反应温度控制在240～260℃，反应时间2～4h，以反应釜搅拌电机功率或在线黏度计读数为准判断反应终点。
所述的酯化反应和缩聚反应阶段中所用的催化剂均为钛酸四丁酯，其用量以总酸重量为基准的100～400ppm，在各自反应前分别加入。
本发明不局限于连续酯化、间隙缩聚工艺，也适用于连续酯化、连续缩聚及间隙酯化、间隙缩聚工艺。
本发明改性聚酯的特性黏度(I.V)按下述方法测定：
在25℃下，测定每100mL溶剂中0.5g高聚物的I.V值。溶剂为60％(wt)苯酚和40％(wt)四氯乙烷组成。
本发明以间苯二甲酸为主改性剂，以聚乙二醇为辅助改性剂。间苯二甲酸的间位结构破坏了聚对苯二甲酸丁二酯分子链的排列规整性，降低了熔点。同时，根据间苯二甲酸的加入量，可调整、控制熔点高低。间苯二甲酸加入量越大，熔点降低越大；间苯二甲酸加入量越少，熔点降低越小。同时由于在聚酯大分子结构中引入了聚乙二醇柔性链段，有助于提高分子链段的运动，改善由于间苯二甲酸的加入，苯环硬段部分规整性破坏而造成的结晶性能受损，同样也有助于熔点的降低。
本发明所提供的共聚酯具有熔点低、特性黏度高，结晶性能好，树脂切片储存、加热干燥、预结晶中不粘粒，纺丝中不粘卷等特性，并且纤维具有极佳的热粘合性，特别适合于聚酯类纤维间热粘合之用。
本发明聚酯切片适用于纺制长丝、短纤及无纺布。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：本发明所述的低熔点共聚酯，用下列单体经酯化反应和缩聚反应而成，
(a)对苯二甲酸(PTA)及间苯二甲酸(IPA)；
(b)1，4丁二醇(BDO)；
(c)聚乙二醇600～6000(PEG)；
其中，a成分中，对苯二甲酸与间苯二甲酸投料质量比为80～20∶20～80之间；c成分中聚乙二醇投料重量比以a为基准1～30％；a与b的摩尔比例为1∶1.5～2.3。
所述的低熔点共聚酯，其特性黏度介于0.60～1.20dL/g之间，熔点在110～160℃。
一种如上所述的低熔点共聚酯的制备方法，该方法包括酯化反应和缩聚反应两个阶段：
酯化反应连续进行，反应原料为：酸成分中80～20％对苯二甲酸及20～80％间苯二甲酸，酸成分与丁二醇的摩尔比为：1∶1.5～2.3，催化剂为钛酸四丁酯(TBT)，其用量以原料酸总重量为基准的100～400ppm，酯化反应压力为常压～0.05MPa(正压)，反应温度在190～210℃；
缩聚反应采用间隙方式进行，反应分常压阶段、低真空阶段和高真空阶段；缩聚反应催化剂为钛酸四丁酯，用量以原料酸成分总重量为基准的100～400ppm；常压缩聚反应温度控制在210～230℃；聚乙二醇在反应半小时后投入，其用量以原料酸成分总重量为基准的1～30％；低真空阶段反应压力为0.1～50kPa，反应温度在230～240℃，反应时间0.5～1h；高真空阶段反应压力50～100Pa，反应温度控制在240～260℃，反应时间2～4h，以反应釜搅拌电机功率或在线黏度计读数为准判断反应终点。
所述的酯化反应和缩聚反应阶段中所用的催化剂均为钛酸四丁酯，其用量以总酸重量为基准的100～400ppm，在各自反应前分别加入。
本发明不局限于连续酯化、间隙缩聚工艺，也适用于连续酯化、连续缩聚及间隙酯化、间隙缩聚工艺。
本发明采用连续酯化、间隙缩聚工艺流程，投料量40Kg/批的试验装置，流程如图1所示。
先按预定配比，将计量后的对苯二甲酸、间苯二甲酸、丁二醇投入打浆釜1，并加入相当于酸成分总重量0.01％的稳定剂磷酸三甲酯，在130℃下加热0.5小时，并用真空抽去原料中带入的水分，然后加入相当于总酸重量300ppm的催化剂钛酸四丁酯，搅拌均匀，制得均匀浆料。随后在干燥氮气保护下，在1～2小时内，均匀地注入留有前一批一半量的酯化液的酯化釜2中，进行酯化反应。反应在常压～0.05MPa(正压)下进行，温度控制在190～210℃，时间为3～4小时，当馏出物达到预定值后，酯化反应结束。
之后，用氮气将一半的酯化物移入缩聚釜3中，按预定要求投入催化剂钛酸四丁酯，并在常压下逐步升温至210～230℃，进行常压缩聚反应，反应时间为30分钟，随后投入预定量的聚乙二醇，搅拌分散十分钟后，逐渐升温至230～240℃，并将釜内压力在45分钟内缓缓降至1kPa以下，完成低真空缩聚反应；最后，打开高真空泵，继续减压至50～100Pa，开始高真空缩聚反应，反应温度控制在240～260℃，反应时间为1.5～2小时，当聚合物黏度达到所需值时出料，经铸带、冷却、切粒，即得到低熔点共聚酯切片。
四组不同实施例的原料组成、反应条件及切片主要指标见表1。
表1
本发明所述的实施例仅为本发明实施例中的代表，本发明的合成工艺条件不局限于实施例。
Claims (4)
1、一种低熔点共聚酯，其特征在于：用下列单体经酯化反应和缩聚反应而成，
(a)对苯二甲酸及间苯二甲酸
(b)1，4丁二醇
(c)聚乙二醇600～6000
其中，a成分中，对苯二甲酸与间苯二甲酸投料质量比为80～20∶20～80之间；c成分中聚乙二醇投料重量比以a为基准1～30％；a与b的摩尔比例为1∶1.5～2.3。
2、根据权利要求1所述的低熔点共聚酯，其特征在于该熔点共聚酯特性黏度介于0.60～1.20dL/g之间，熔点在110～160℃。
3、一种如权利要求1或2所述低熔点共聚酯的制备方法，其特征在于该方法包括酯化反应和缩聚反应两个阶段：
酯化反应连续进行，反应原料为：酸成分中80～20％对苯二甲酸及20～80％间苯二甲酸，酸成分与丁二醇的摩尔比为：1∶1.5～2.3，催化剂为钛酸四丁酯，其用量以原料酸总重量为基准的100～400ppm，酯化反应压力为常压～0.05MPa，反应温度在190～210℃；
缩聚反应采用间隙方式进行，反应分常压阶段、低真空阶段和高真空阶段；缩聚反应催化剂为钛酸四丁酯，用量以原料酸成分总重量为基准的100～400ppm；常压缩聚反应温度控制在210～230℃；聚乙二醇在反应半小时后投入，其用量以原料酸成分总重量为基准的1～30％；低真空阶段反应压力为0.1～50kPa，反应温度在230～240℃，反应时间0.5～1h；高真空阶段反应压力50～100Pa，反应温度控制在240～260℃，反应时间2～4h，以反应釜搅拌电机功率或在线黏度计读数为准判断反应终点。
4、根据权利要求3所述的低熔点共聚酯的制备方法，其特征在于酯化反应和缩聚反应阶段中所用的催化剂均为钛酸四丁酯，其用量以总酸重量为基准的100～400ppm，在各自反应前分别加入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20110504 Termination date: 20170814 |