CN102643414A

CN102643414A - 一种亲水性抗静电聚酯的制备方法

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Publication number: CN102643414A
Application number: CN2012100997942A
Authority: CN
Inventors: 左平安; 何伟; 肖国枝; 张健; 王朝生; 秦丹; 王琼
Original assignee: ZHEJIANG JIABAO NEW FIBER GROUP CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG JIABAO NEW FIBER GROUP CO Ltd
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-04-03
Also published as: CN102643414B

Abstract

本发明涉及一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其具体步骤为：(1)混合多元醇的配制：(2)打浆：将纳米二氧化钛添加到混合多元醇中，然后进行高速打浆；(3)酯化反应：将混合多元醇和纳米二氧化钛的浆液与对苯二甲酸加入酯化反应釜进行酯化反应，同时加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，以及热稳定剂和抗氧化剂；(4)最后将酯化反应的混合物进行缩聚反应，经过缩聚反应制得亲水性抗静电聚酯。本发明的优点：(1)该方法操作简单，效果明显；增加了聚酯大分子链段的柔顺性，降低聚酯的熔点，提高了聚酯的亲水性；保证了产品质量的稳定性。

Description

一种亲水性抗静电聚酯的制备方法

【技术领域】

本发明涉及功能聚酯技术领域，具体地说，是一种亲水性抗静电聚酯的制备方法。

【背景技术】

聚酯纤维是使用最广泛的合成纤维，但由于聚酯本身的分子结构特点，在纤维表面，水分子无法进入纤维内部，因此在面料的摩擦作用下，纤维表面会形成电荷的聚集，从而导致静电放电，致使服用舒适性下降。另一方面，由于静电的聚集，造成了对灰尘的吸附作用，致使抗污能力下降。

为了克服这些缺点，人们对聚酯进行了许多有效的改进。其中，从高分子结构方面入手，改善高分子的吸水性能，或者添加具备导电功能的材料，来达到消除静电积聚的目的。据文献专利报道，目前生产具有抗静电功能的聚酯产品主要采取以下三种方法：一、用表面活性剂对产品表面进行亲水化处理，提高产品吸湿率，从而降低产品的电阻率、加快电荷逸散；二、采用共混的方式在基体聚酯中加入亲水性基团或导电微粉；三、采用共聚的方式在分子链中接入亲水性极性基团。但以上三种方法均有其不足之处：方法一抗静电性能耐久性差，且需要高湿环境；方法二添加剂在基体聚酯中分散困难，加工工艺复杂；方法三必须在聚酯分子链中接入含量很高的亲水性基团，但这样会影响聚酯本身的力学和加工性能。

中国专利公开号为CN101747599公开了一种抗静电的改性聚酯及其制备方法，主要是采用聚酯树脂、无碱玻璃纤维、溴系阻燃剂、锑白、抗静电剂、增韧剂等熔融共混制得；中国专利公开号为CN101948612公开了一种抗静电聚酯及其制备方法，主要采用添加30～120nm的纳米碳化硅，先与乙二醇进行混合、然后再与对苯二甲酸进行原位聚合制得。中国专利公开号为CN101993530公开了一种抗静电聚酯，采用非锑催化剂，添加钛元素、醋酸钙与乙二醇、对苯二甲酸进行原位聚合。所述专利存在以上所说的三种方法的缺点。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种亲水性抗静电聚酯的制备方法。

本发明利用纳米二氧化钛改进聚酯的抗静电性能，但是由于纳米二氧化钛的尺寸小，比表面积非常大，因此容易发生团聚，分散性很差。一般都是采用高速打浆将纳米二氧化钛分散到乙二醇中，但是乙二醇密度小，打浆之后纳米二氧化钛容易沉降。因此本发明采用一种新型的纳米二氧化钛分散方法，解决了纳米二氧化钛的分散问题，提高聚酯抗静电性能的同时还能提高亲水性能。本发明自行配置了一种混合多元醇，该混合多元醇的表观粘度较大。在高速打浆时粘度低，纳米二氧化钛均匀分散到混合多元醇中，该混合多元醇中含有大量羟基，能将纳米二氧化钛包裹起来，防止纳米二氧化钛团聚，起到了偶联剂的功效。另外，混合多元醇的粘度大，可以阻止纳米二氧化钛沉降。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其具体步骤为：

(1)混合多元醇的配制：

将乙二醇∶1，2-丙二醇∶1，2-丁二醇∶戊二醇∶山梨醇按照100∶0.4～5∶0.2～2∶0.1～2∶0.1～1配置成混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将纳米纳米二氧化钛包裹，并防止纳米二氧化钛沉降。

(2)打浆：

将纳米二氧化钛添加到混合多元醇中，然后进行高速打浆，使纳米二氧化钛与混合多元醇充分混合，保证纳米二氧化钛分散均匀；

所述的纳米二氧化钛的质量为对苯二甲酸的0.1～1％；

(3)酯化反应：将混合多元醇和纳米二氧化钛的浆液与对苯二甲酸加入酯化反应釜进行酯化反应，同时加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，以及热稳定剂和抗氧化剂；

所述的对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1∶1.05～1.5；

所述的酯化反应的压力为0.01～0.5Mpa；

所述的酯化反应的温度为225～280℃，酯化反应的时间为0.5～4h；

所述的酯化反应加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，加入量为120～550ppm，基数为所述对苯二甲酸的质量；

所述的钛系催化剂为钛酸四丁酯、乙二醇钛等；

所述的锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。

所述的酯化反应还加入所述对苯二甲酸质量的0.001～0.02％的热稳定剂和所述对苯二甲酸质量的0.001～0.03wt％的抗氧化剂；

所述的抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168或抗氧化剂616其中之一或其混合物；

所述的热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯、三(壬苯基)亚磷酸酯等其中之一或其混合物；

(4)最后将酯化反应的混合物进行缩聚反应，经过缩聚反应制得亲水性抗静电聚酯；

所述的缩聚反应的温度保持在260～290℃；所述的缩聚反应持续2～6h。

作为优选的技术方案为：

先将纳米二氧化钛与混合多元醇打浆，将纳米二氧化钛均匀分散在混合多元醇中。再将对苯二甲酸与混合多元醇按照摩尔比1∶1.05～1.5配制成浆料，然后将配制好的浆料加入酯化釜中进行酯化反应。发明是采用的混合多元醇，其中含有1，2-丙二醇、戊二醇、山梨醇等多元醇，对反应会产生一定的影响，本发明在酯化过程中根据混合多元醇的组分不同采用不同的酯化压力，保持压力在0～0.5Mpa，抑制了醇的挥发，维持聚合原料组分的稳定，从而保证了产品质量的稳定性。同时也由于1，2-丁二醇、戊二醇等的存在，因此酯化温度有所降低，酯化温度为225～280℃，酯化反应的时间为0.5～4h，随着混合多元醇组分的变化，酯化的条件也有所变化。最后将酯化反应的熔体输送到缩聚釜中进行缩聚反应，反应釜的温度保持在260～290℃，抽真空，脱出小分子二醇。缩聚反应进行2～6h，即可结束反应，得到本发明的亲水性抗静电聚酯。

采用的混合多元醇含有戊二醇、山梨醇等，在反应过程中会产生支化结构，对反应速率有一定的影响。通过大量的实验验证，本发明采用的催化剂为钛系催化剂和/或锑系催化剂，钛系催化剂为钛酸四丁酯、乙二醇钛等，所述的锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。加入量为120～550ppm，基数为所述对苯二甲酸的质量。

其中，还含有基于对苯二甲酸0～0.02wt％的热稳定剂和0～0.03wt％的抗氧化剂。抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168或抗氧化剂616其中之一或其混合物；热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯、三(壬苯基)亚磷酸酯等其中之一或其混合物。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明采用一种新型的纳米二氧化钛分散方法，利用混合多元醇表面张力和粘度大，山梨醇的羟基多将纳米二氧化钛包裹起来，防止纳米二氧化钛团聚和沉降，使纳米二氧化钛均匀分散在混合多元醇中；该方法操作简单，效果明显。

(2)本发明的聚酯原料混合多元醇含有一定量的山梨醇，山梨醇含有六个羟基，山梨醇的存在增加了聚酯大分子链段的柔顺性，降低聚酯的熔点，提高了聚酯的亲水性。

(3)本发明在酯化过程中根据混合多元醇的组分不同采用不同的酯化压力，抑制了醇的挥发，维持聚合原料组分的稳定，从而保证了产品质量的稳定性。

(4)本发明采用的纳米二氧化钛作为静电导体，由于采用新型的分散方法，纳米二氧化钛能够均匀的分散在聚酯浆料中，使得制得的聚酯中均匀分散含有纳米二氧化钛，所制得的聚酯能够长期保持抗静电性能；含有纳米二氧化钛的聚酯浆料可以按常规方法进行加工，不需要额外增添设备或改变工艺；由于纳米二氧化钛的添加量很少，因此几乎不会影响聚酯材料的力学性能和加工能。

(5)本发明制得的生物聚酯可通过各种常规方法进行使用，如可与无机增强材料复合使用，无机增强材料可以用于各种长纤和短纤；本发明的聚酯还可以使用各种常规的聚酯加工方法进行加工，如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机；本发明的生物聚酯用于纤维、薄膜等各种领域，制成各种后续产品。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种亲水性抗静电聚酯的制备方法的具体实施方式。

实施例1

一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其具体步骤为：

(1)混合多元醇的配制：

将乙二醇∶1，2-丙二醇∶1，2-丁二醇∶戊二醇∶山梨醇按照100∶0.4∶0.2∶0.1∶0.1配置成混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将纳米纳米二氧化钛包裹，并防止纳米二氧化钛沉降。

(2)打浆：

所述的纳米二氧化钛的质量为对苯二甲酸的0.1％；

所述的对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1∶1.05；

所述的酯化反应的压力为0.01Mpa；

所述的酯化反应加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，加入量为120ppm，基数为所述对苯二甲酸的质量；

所述的钛系催化剂为钛酸四丁酯、乙二醇钛等；

所述的锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。

所述的酯化反应还加入所述对苯二甲酸质量的0.001％的热稳定剂和所述对苯二甲酸质量的0.001wt％的抗氧化剂；

实施例2

一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其具体步骤为：

(1)混合多元醇的配制：

将乙二醇∶1，2-丙二醇∶1，2-丁二醇∶戊二醇∶山梨醇按照100∶2∶1∶0.1～2∶0.5配置成混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将纳米纳米二氧化钛包裹，并防止纳米二氧化钛沉降。

(2)打浆：

所述的纳米二氧化钛的质量为对苯二甲酸的0.5％；

所述的对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1∶1.25；

所述的酯化反应的压力为0.25Mpa；

所述的酯化反应加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，加入量为330ppm，基数为所述对苯二甲酸的质量；

所述的钛系催化剂为钛酸四丁酯、乙二醇钛等；

所述的锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。

所述的酯化反应还加入所述对苯二甲酸质量的0.01％的热稳定剂和所述对苯二甲酸质量的0.02wt％的抗氧化剂；

实施例3

一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其具体步骤为：

(1)混合多元醇的配制：

将乙二醇∶1，2-丙二醇∶1，2-丁二醇∶戊二醇∶山梨醇按照100∶5∶2∶2∶1配置成混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将纳米纳米二氧化钛包裹，并防止纳米二氧化钛沉降。

(2)打浆：

所述的纳米二氧化钛的质量为对苯二甲酸的1％；

所述的对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1∶1.5；

所述的酯化反应的压力为0.5Mpa；

所述的酯化反应加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，加入量为550ppm，基数为所述对苯二甲酸的质量；

所述的钛系催化剂为钛酸四丁酯、乙二醇钛等；

所述的锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。

所述的酯化反应还加入所述对苯二甲酸质量的0.02％的热稳定剂和所述对苯二甲酸质量的0.03wt％的抗氧化剂；

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims

1.一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

(1)混合多元醇的配制：

将乙二醇∶1，2-丙二醇∶1，2-丁二醇∶戊二醇∶山梨醇按照100∶0.4～5∶0.2～2∶0.1～2∶0.1～1配置成混合多元醇；

(2)打浆：

将纳米二氧化钛添加到混合多元醇中，然后进行高速打浆；

(4)最后将酯化反应的混合物进行缩聚反应，经过缩聚反应制得亲水性抗静电聚酯。

2.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，所述的纳米二氧化钛的质量为对苯二甲酸的0.1～1％。

3.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，所述的对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1∶1.05～1.5。

4.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，所述的酯化反应的压力为0.01～0.5Mpa。

5.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，所述的酯化反应的温度为225～280℃，酯化反应的时间为0.5～4h。

6.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，所述的酯化反应加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，加入量为120～550ppm，基数为所述对苯二甲酸的质量。

7.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，所述的酯化反应还加入所述对苯二甲酸质量的0.001～0.02％的热稳定剂和所述对苯二甲酸质量的0.001～0.03wt％的抗氧化剂。

8.如权利要求1所述的一种亲水性抗静电聚酯的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(4)中，所述的缩聚反应的温度保持在260～290℃；所述的缩聚反应持续2～6h。