CN102816309B - 一种抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法;采用1,3-丙二醇、对苯二甲酸和纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶聚合;酯化反应的反应温度为200~260℃,反应压力为0.1~0.5MPa,反应时间为60~180分钟;低真空缩聚反应温度为200~290℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为10~90分钟;高真空阶段缩聚反应温度为250~300℃,反应体系真空度为50~100Pa,反应时间为60~150分钟;本聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的特性粘度为0.55~0.75dL/g,体积比电阻为108Ω·cm-109Ω·cm,织物经20次标准洗涤比电阻值不变。

Description

一种抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法
技术领域:
本发明涉及一种抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法。
背景技术:
聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯是由对苯二甲酸和1,3-丙二醇经酯化和缩聚合成的一种高分子材料,由其纺制的纤维是疏水性的高聚物,它结构规整,既不能电离,又没有自由电子;聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯纤维本身为绝缘体,吸湿性差,在与其它物体接触或摩擦后产生的静电难以逸散,则聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯纤维就带了静电。
目前,消除聚对苯二甲酸丙1,3-二醇酯纤维静电的方法主要有两种,一种是后处理技术,即用金属如铜、银等在纤维表面电镀,或用吸湿剂在纤维表面涂层,聚苯胺或吡咯溶液处理聚酯织物。但抗静电性效果不能持久,不耐洗不耐磨,且影响手感。
另一种就是对聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯或其纤维进行改性,在聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯合成的过程中加入吸湿性抗静电剂,制备抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯切片,纺制的纤维具有吸湿性,降低电阻也就提高了抗静电性,或者在聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯纺丝的过程中加入碳黑或金属粉末,所得聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯纤维具有良好的导电性也就具有了抗静电性。
发明内容:
本发明的目的是提供一种在聚酯的合成过程中添加纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶,使纳米抗静电剂均匀分散在聚酯中,合成具有抗静电效果的聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯复合材料的方法。
本发明所述的具有抗静电性能的聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法:将1,3-丙二醇、对苯二甲酸和纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶聚合,得到抗静电的聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯复合材料;在聚对苯二甲酸丙二醇酯的酯化反应阶段、低真空缩聚反应或高真空缩聚反应阶段加入粒径是1nm~1um的纳米抗静电剂;其中粒径大于760nm的纳米抗静电剂化合物粒子占抗静电剂总量的5%以下。
所述的纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶指的是纳米碳黑与1,3-丙二醇形成的溶胶、纳米金属与1,3-丙二醇形成的溶胶、纳米金属化合物与1,3-丙二醇形成的溶胶,纳米金属选自金、银、铜、铁、铝中的一种或两种以上的混合物,纳米金属化合物选自纳米碘化亚铜、纳米氧化铜中的一种或两种混合物。所述的纳米碳黑粒子、金属或金属化合物为抗静电聚对苯二甲酸丙二醇酯复合材料重量的0.1~10%。
所述的纳米碳黑粒子、金属或金属化合物为纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶重量的1~10%。
酯化反应阶段的反应温度为200~260℃,反应压力为0.1~0.5MPa(表压),反应时间为60~180分钟;低真空阶段缩聚反应温度为200~290℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为10~90分钟;高真空阶段缩聚反应温度为250~300℃,反应体系真空度为50~100Pa,反应时间为60~150分钟。
在抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的复合材料的合成过程中,将纳米抗静电剂溶胶加入到PTT的聚合体系中,得到由PTT与抗静电剂组成的复合材料,用该复合材料纺制的纤维织成的织物具有抗静电性能。且抗静电效果持久,耐洗,耐磨。
发明效果:
本发明是将精对苯二甲酸(PTA)、1,3-丙二醇(PDO)、纳米抗静电剂-1,3丙二醇溶胶作为原料,制备得到抗静电的聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯复合材料。本发明的创新点是将纳米抗静电剂-1,3丙二醇溶胶加入到聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的聚合体系中,纳米抗静电剂在聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯中分散均匀,抗静电效果持久,耐洗,耐磨。
该抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯切片的特性粘度为0.55~0.75dL/g,制备的抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯纤维的体积比电阻为108Ω·cm-109Ω·cm。其织物经20次标准洗涤后比电阻值基本不变。
具体实施方式
下面的实施例除非另有说明,实施例中所有的份数和百分数都是以PTA的重量为基准。
实施例1
在一个装有氮气入口、冷凝物出口和搅拌器的5L不锈钢反应釜中加入1000克精对苯二甲酸(PTA),250克1,3-丙二醇(PDO),280克纳米铜1,3-丙二醇溶胶(其中铜20克,1,3-丙二醇为260克),酯化 反应温度为200℃,反应压力为0.1MPa(表压),反应时间为180分钟。上述酯化工艺的产物再经缩聚工艺得到抗静电的PTT复合材料。其中,低真空阶段缩聚反应温度为200℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为30分钟,高真空阶段缩聚反应温度为250℃,反应体系真空度为50Pa,反应时间为150分钟。
得到的聚合物切片熔点为245℃,特性粘度为0.65dL/g,得到的纤维的体积比电阻为3.26×108Ω·cm。其织物经20次标准洗涤后比电阻值为3.50×108Ω·cm。
比较例1相对实施例1在工艺条件不变的前提下,使用1000克对苯二甲酸与570克1,3丙二醇聚合合成普通聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯,得到了对比实验结果,如表1所示。结果表明:本发明所生产的抗静电聚酯抗静电性能要明显优于普通聚酯。
表1实施例1和比较例1
实施例2
在一个装有氮气入口、冷凝物出口和搅拌器的5L不锈钢反应釜中加入1000克精对苯二甲酸(PTA),300克1,3-丙二醇(PDO),230 克纳米碳黑1,3-丙二醇溶胶(其中碳黑20克,1,3-丙二醇为210克),酯化反应温度为220℃,反应压力为0.25MPa(表压),反应时间为160分钟。上述酯化工艺的产物再经缩聚工艺得到抗静电的PTT复合材料。其中,低真空阶段缩聚反应温度为230℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为60分钟,高真空阶段缩聚反应温度为265℃,反应体系真空度为70Pa,反应时间为100分钟。
得到的聚合物切片熔点为246℃,特性粘度为0.66dL/g,得到的纤维的体积比电阻为6.87×108Ω·cm。其织物经20次标准洗涤后比电阻值为6.90×108Ω·cm。
实施例3
在一个装有氮气入口、冷凝物出口和搅拌器的5L不锈钢反应釜中加入1000克精对苯二甲酸(PTA),250克1,3-丙二醇(PDO),280克纳米碘化亚铜1,3-丙二醇溶胶(其中碘化亚铜20克,1,3-丙二醇为260克),酯化反应温度为230℃,反应压力为0.3MPa(表压),反应时间为120分钟。上述酯化工艺的产物再经缩聚工艺得到抗静电的PTT复合材料。其中,低真空阶段缩聚反应温度为250℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为70分钟,高真空阶段缩聚反应温度为285℃,反应体系真空度为80Pa,反应时间为60分钟。
得到的聚合物切片熔点为245℃,特性粘度为0.64dL/g,得到的纤维的体积比电阻为9.32×108Ω·cm。其织物经20次标准洗涤后比电阻值为9.60×108Ω·cm。
实施例4
在一个装有氮气入口、冷凝物出口和搅拌器的5L不锈钢反应釜中加入1000克精对苯二甲酸(PTA),400克1,3-丙二醇(PDO),115克纳米铜与1,3-丙二醇溶胶(其中铜5克,1,3-丙二醇为110克),酯化反应温度为245℃,反应压力为0.4MPa(表压),反应时间为100分钟。上述酯化工艺的产物再经缩聚工艺得到抗静电的PTT复合材料。其中,低真空阶段缩聚反应温度为270℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为80分钟,高真空阶段缩聚反应温度为290℃,反应体系真空度为100Pa,反应时间为84分钟。
得到的聚合物切片熔点为246℃,特性粘度为0.64dL/g,得到的纤维的体积比电阻为8.64×109Ω·cm。其织物经20次标准洗涤后比电阻值为8.80×108Ω·cm。
实施例5
在一个装有氮气入口、冷凝物出口和搅拌器的5L不锈钢反应釜中加入1000克精对苯二甲酸(PTA),400克1,3-丙二醇(PDO),112克纳米碘化亚铜1,3-丙二醇溶胶(其中碘化亚铜2克,1,3-丙二醇为110克),酯化反应温度为260℃,反应压力为0.5MPa(表压),反应时间为60分钟。上述酯化工艺的产物再经缩聚工艺得到抗静电的PET复合材料。其中,低真空阶段缩聚反应温度为290℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为90分钟,高真空阶段缩聚反应温度为300℃,反应体系真空度90Pa,反应时间为90分钟。
得到的聚合物切片熔点为246℃,特性粘度为0.63dL/g,得到的纤维的体积比电阻为9.58×1010Ω·cm。其织物经20次标准洗涤后比电阻值为9.80×108Ω·cm。

Claims (1)

1.一种抗静电聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备方法,其特征是:采用1,3-丙二醇、对苯二甲酸和纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶聚合,得到抗静电的聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯复合材料;
酯化反应阶段的反应温度为200~260℃,反应压力为0.1~0.5MPa,反应时间为60~180分钟;低真空阶段缩聚反应温度为200~290℃,反应压力从常压逐渐减压至0.01MPa,反应时间为10~90分钟;高真空阶段缩聚反应温度为250~300℃,反应体系真空度为50~100Pa,反应时间为60~150分钟;
所述的纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶指的是纳米碳黑与1,3-丙二醇形成的溶胶、纳米金属与1,3-丙二醇形成的溶胶或纳米金属化合物与1,3-丙二醇形成的溶胶;纳米抗静电剂占反应混合物总重量0.1~10%,纳米抗静电剂占纳米抗静电剂-1,3-丙二醇溶胶总重量的1%~10%;
所述的纳米金属选自金、银、铜、铁、铝中的一种或两种以上的混合物;
所述纳米金属化合物选自纳米碘化亚铜。
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