CN107522853A - 一种水溶性聚酯的合成方法 - Google Patents

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戴志彬
夏峰伟
朱福和
杨钟
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Abstract

本发明公开了一种水溶性聚酯的合成方法，将对苯二甲酸和/或间苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸双羟乙酯‑5‑磺酸钠和聚己二酸乙二醇酯采用直接酯化法合成水溶性聚酯，其中乙二醇与对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的摩尔比为1.68～1.87，所述间苯二甲酸双羟乙酯‑5‑磺酸钠占得到的水溶性聚酯理论重量的11%～16%，所述聚己二酸乙二醇酯的数均分子量为500～20000，添加量占得到的水溶性聚酯理论重量的6%～12.7%。由于聚己二酸乙二醇酯的耐热性好，本发明采用聚己二酸乙二醇酯合成水溶性聚酯，可纺性良好，具有更好耐热性能，起始热降解温度可高达365℃以上，较常规方法用聚乙二醇制备的水溶性聚酯明显提高。

Description

一种水溶性聚酯的合成方法
技术领域
本发明涉及一种聚酯，具体涉及一种水溶性聚酯。
背景技术
超细纤维是涤纶纤维品种中的佼佼者，拥有极小线密度和高比表面积，因其覆盖性高，制成的织物光泽柔和淡雅，具有独特的柔软性、悬垂性、透气性等优点，深受消费者的好评。超细纤维可用于制成人造皮革、洁净布、高级空气过滤器、防尘面罩等。海岛复合纺丝法是制备超细纤维的有效方法之一，制得的最终纤维的单纤可达0.01dtex以下，产品具有非常高的附加值。海岛复合纺丝是用水溶性聚酯(COPET)和常规聚酯(PET)按一定比例共混纺丝，得到的纤维呈海岛结构，水溶液性聚酯作为分散相即“海相”分布于纤维的表层和中间。该纤维织成坯布经过碱处理后，溶去所谓的“海相”水溶液性聚酯，即可得到仿鹿皮绒等高档超细纤维面料。
水溶性聚酯通常是用对苯二甲酸、乙二醇作为主要组分，间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)作为第三单体，聚乙二醇(PEG)为第四单体，采用直接酯化法合成，也可加入间苯二甲酯、己二酸等其它组分。加入间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)的目的是使合成的共聚酯具有水溶性的性能，但由于第三单体SIPE的间位苯环结构和磺酸基团的空间位阻效应，增大了大分子链的内旋活化能，同时磺酸基团的极性增加了分子链的缠结点，使大分子链的运动能力降低，限制了大分子链的规则排列。加入第四组分聚乙二醇(PEG)，其目的是利用PEG的长链柔性提高水溶性共聚酯大分子链的柔性、降低熔体粘度。
众所周知，第四组分聚乙二醇(PEG)受热稳定性差，大约150℃受热降解，因此合成的水溶性聚酯的热稳定性较差，高温下容易发生热降解，起始热降解温度只有352℃。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用稳定性较好的第四单体进行合成的水溶性聚酯的合成方法，合成的水溶性聚酯可纺性良好，具有更好的耐热性能，纺丝时粘度降较小等优点。
技术方案：一种水溶性聚酯的合成方法，将对苯二甲酸和/或间苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠和聚己二酸乙二醇酯采用直接酯化法合成水溶性聚酯，其中乙二醇与对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的摩尔比为1.68～1.87，所述间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠占得到的水溶性聚酯理论重量的11％～16％，所述聚己二酸乙二醇酯的数均分子量为500～20000，添加量占得到的水溶性聚酯理论重量的6％～12.7％。
进一步，对苯二甲酸和乙二醇在215℃～265℃下酯化，当酯化出水2.5小时后，结束酯化，加入间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠和聚己二酸乙二醇酯，在275℃～290℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应，当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停止搅拌，消真空，出料，切粒。
进一步，在酯化前或酯化后加入锑系催化剂，锑含量占得到的水溶性聚酯理论重量的150ppm～215ppm。
进一步，酯化后加入消光剂TiO2、抗粘结剂BaSO4或SiO2粉体，用量分别占得到的水溶性聚酯理论重量的0.01％～10％。
进一步，酯化后加入稳定剂及抗氧剂，所述稳定剂包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸或亚磷酸，所述抗氧剂包括1010或1222，用量分别占得到的水溶性聚酯理论重量的0.1ppm～300ppm。
有益效果：由于聚己二酸乙二醇酯的耐热性好，本发明采用聚己二酸乙二醇酯合成水溶性聚酯，可纺性良好，具有更好耐热性能，起始热降解温度可高达365℃以上，较常规方法用聚乙二醇制备的水溶性聚酯明显提高。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：
实施例1：300L反应釜中加入102公斤精对苯二甲酸、66公斤乙二醇、醋酸锑80克、磷酸20克，开启搅拌。用N2置换三次后加压，利用分馏柱顶部阀门调节釜内压力在0.2～0.25MPa(表压)，以70rpm转速搅拌，升温到215℃～230℃酯化反应。当酯化出水量达到理论量后泄压，结束酯化，然后加入55公斤的ES40(重量百分含量40％的间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液)、15公斤的数均分子量5000的聚己二酸乙二醇酯，升温减压，搅拌转速调到55rpm，在275℃～285℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应，当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停搅拌，消真空，出料，切粒，即制得水溶性聚酯切片，特性粘度0.53dL/g，-COOH34mol/t，DEG2.8％。合成的水溶性聚酯的起始热降解温度376.8℃。
实施例2：300L反应釜中加入90公斤精对苯二甲酸、10公斤间苯二甲酸、66公斤乙二醇、醋酸锑80克、磷酸20克、醋酸钠18克，开启搅拌。用N2置换三次后加压，利用分馏柱顶部阀门调节釜内压力在0.2～0.25MPa(表压)，以70rpm转速搅拌，升温到225℃～240℃酯化反应。当酯化出水量达到理论量后泄压，结束酯化，然后加入60公斤的ES40(重量百分含量40％的间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液)、15.5公斤的数均分子量12000的聚己二酸乙二醇酯，升温减压，搅拌转速调到55rpm，在275℃～285℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应。当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停搅拌，消真空，出料，切粒，即制得水溶性聚酯切片，特性粘度0.51dL/g，-COOH30mol/t，DEG2.2％。合成的水溶性聚酯的起始热降解温度375.1℃。
实施例3：300L反应釜中加入95公斤精对苯二甲酸、10公斤间苯二甲酸、66公斤乙二醇、醋酸锑70克、磷酸20克、醋酸钠15克，开启搅拌。用N2置换三次后加压，利用分馏柱顶部阀门调节釜内压力在0.2～0.25MPa(表压)，以70rpm转速搅拌，升温到230℃～250℃酯化反应。当酯化出水量达到理论量后泄压，结束酯化，然后加入50公斤的ES40(重量百分含量40％的间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液)、19公斤的数均分子量10000的聚己二酸乙二醇酯，升温减压，搅拌转速调到55rpm，在280℃～290℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应。当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停搅拌，消真空，出料，切粒，即制得水溶性聚酯切片，特性粘度0.55dL/g，-COOH26mol/t，DEG2.3％。合成的水溶性聚酯的起始热降解温度375.0℃。
实施例4：300L反应釜中加入100公斤精对苯二甲酸、10公斤间苯二甲酸、72公斤乙二醇、醋酸锑80克、磷酸20克、醋酸钠15克，开启搅拌。用N2置换三次后加压，利用分馏柱顶部阀门调节釜内压力在0.2～0.25MPa(表压)，以70rpm转速搅拌，升温到245℃～260℃酯化反应。当酯化出水量达到理论量后泄压，结束酯化，然后加入50公斤的ES40(重量百分含量40％的间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液)、9.2公斤的数均分子量20000的聚己二酸乙二醇酯，升温减压，搅拌转速调到55rpm，在280℃～290℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应。当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停搅拌，消真空，出料，切粒，即制得水溶性聚酯切片，特性粘度0.45dL/g，-COOH20mol/t，DEG2.0％。合成的水溶性聚酯的起始热降解温度380.0℃。
实施例5：300L反应釜中加入90公斤精对苯二甲酸、9公斤间苯二甲酸、69公斤乙二醇、醋酸锑58克、磷酸20克、醋酸钠15克，开启搅拌。用N2置换三次后加压，利用分馏柱顶部阀门调节釜内压力在0.2～0.25MPa(表压)，以70rpm转速搅拌，升温到245～265℃酯化反应。当酯化出水量达到理论量后泄压，结束酯化，然后加入50公斤的ES40(重量百分含量40％的间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液)、26公斤的数均分子量500的聚己二酸乙二醇酯，升温减压，搅拌转速调到55rpm，在275℃～285℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应。当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停搅拌，消真空，出料，切粒，即制得水溶性聚酯切片，特性粘度0.55dL/g，-COOH26mol/t，DEG2.3％。合成的水溶性聚酯的起始热降解温度365.0℃。

Claims (5)

1.一种水溶性聚酯的合成方法，其特征在于：将对苯二甲酸和/或间苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠和聚己二酸乙二醇酯采用直接酯化法合成水溶性聚酯，其中乙二醇与对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的摩尔比为1.68～1.87，所述间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠占得到的水溶性聚酯理论重量的11%～16%，所述聚己二酸乙二醇酯的数均分子量为500～20000，添加量占得到的水溶性聚酯理论重量的6%～12.7%。
2.根据权利要求1所述的水溶性聚酯的合成方法，其特征在于：对苯二甲酸和乙二醇在215℃～265℃下酯化，当酯化出水2.5小时后，结束酯化，加入间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠和聚己二酸乙二醇酯，在275℃～290℃、绝对压力小于200Pa条件下进行缩聚反应，当搅拌功率达到额定值11A/55rpm时停止搅拌，消真空，出料，切粒。
3.根据权利要求2所述的水溶性聚酯的合成方法，其特征在于：在酯化前或酯化后加入锑系催化剂，锑含量占得到的水溶性聚酯理论重量的150ppm～215ppm。
4.根据权利要求2所述的水溶性聚酯的合成方法，其特征在于：酯化后加入消光剂TiO2、抗粘结剂BaSO4或SiO2粉体，用量分别占得到的水溶性聚酯理论重量的0.01%～10%。
5.根据权利要求2所述的水溶性聚酯的合成方法，其特征在于：酯化后加入稳定剂及抗氧剂，所述稳定剂包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸或亚磷酸，所述抗氧剂包括1010或1222，用量分别占得到的水溶性聚酯理论重量的0.1ppm～300ppm。
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