CN109320700A - 一种改性低熔点聚酯及其制备方法 - Google Patents

一种改性低熔点聚酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性低熔点聚酯制备方法，其步骤包括（1）酯化反应与（2）缩聚反应，在步骤（1）中加入改性剂制备得到的低熔点聚酯具有良好的力学性能和抗静电性，流动性好与普通聚酯具有良好的相容性等优点。

Description

一种改性低熔点聚酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低熔点聚酯，尤其涉及一种抗静电改性低熔点聚酯。
背景技术
低熔点聚酯是指比常规聚酯(polyethylene terephthalate, PET,简称聚酯)熔点低的一类改性共聚酯，熔点一般在100~240℃。在常规聚酯聚合过程中，通过添加改性组分以破坏分子链规整性，改变聚酯分子刚性结构，从而达到降低熔点的目的。由于其结构与普通聚酯的化学结构相似，因此其保留了普通聚酯的部分特性，与普通聚酯具有良好的相容性，并且具有流动性好、熔点低等优点，应用于制备过滤器、聚酯色母粒、无纺布、化纤纺织等行业。
实际应用中低熔点聚酯仍然存在诸多限制，其导电性能极差，力学性能较常规聚酯有所下降，在纤维纺丝、后织造使用过程中易产生静电，对生产过程及产品设备造成了一定的危害，需要进一步进行抗静电改性，改善其力学性能。因此，提供一种有较好机械强度的抗静电低熔点聚酯是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种抗静电低熔点聚酯及其制备方法，制备过程简单、抗静电性能优异，而且具有流动性好、熔点低、以及与普通聚酯具有良好的相容性等优点。极大地拓宽了低熔点聚酯的应用范围，可广泛应用于抗静电母粒制作、无尘工装服饰、无尘鞋袜、汽车内饰、窗帘布等领域。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、二甘醇和改性剂配成浆料，然后进行酯化反应得到酯化产物；
（2）缩聚反应
将得到酯化产物在催化剂和稳定剂的作用下，先经过低真空阶段缩聚反应，再经过高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、二甘醇和改性剂配成浆料，然后进行酯化反应，可以提高原料的转化率，从而提高原料的利用率；再进行聚合反应即可制备得到低熔点聚酯，提高反应效率、加快反应速度；且将改性剂直接与反应单体混合成浆料，可以使其在聚酯中分散均匀，使获得的低熔点聚酯具有稳定的抗静电性能，同时其力学性能得到了增强；本发制备得到的低熔点聚酯不仅具有熔点低、流动性好、与普通聚酯具有良好的相容性等优点，用于制备聚酯纤维表现出优异的实用性；改性低熔点聚酯采用复合纺丝技术与常规聚酯纤维等进行复合纺丝，能够制备得到综合使用性能优异的复合纤维。
优选的，所述步骤（1）中改性剂包括碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管。
优选的，所述步骤（1）中对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、二甘醇的摩尔比为100:40～100:0~50:280~420:4～38。
优选的，所述步骤（1）中改性剂占全部浆料的质量分数为0.1wt%~1.0wt%。
优选的，所述步骤（1）中是在氮气氛围、0.1MPa～1.0MPa压力、200℃～250℃温度条件下反应。
优选的，所述步骤（1）中当酯化反应中的水的馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点。
优选的，步骤（2）中所述催化剂包括三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述催化剂与所述对苯二甲酸和所述间苯二甲酸总重量的比值为0.02~0.04:100；所述稳定剂包括磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯，所述稳定剂与所述对苯二甲酸和所述间苯二甲酸总重量的比值为0.02~0.03:100。
优选的，所述步骤（2）中低真空阶段缩聚反应条件：压力为150~500Pa、反应温度为260～270℃、反应时间为40~60min；高真空阶段缩聚反应条件：压力为0~100Pa、反应温度为275～280℃、反应时间为63～77min。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种改性电低熔点聚酯的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇和二甘醇按照摩尔比为100:40～100:0~50:280~420:4～38配成浆料，同时投入质量分数为0.1wt%~1.0wt%的改性剂混合，改性剂包括碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管，然后在氮气氛围、0.1MPa～1.0MPa压力条件、200℃～250℃温度条件下进行酯化反应得到酯化产物，当酯化反应中的水的馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点。
（2）缩聚反应
将得到酯化产物在催化剂和稳定剂的作用下，先经过低真空阶段缩聚反应，再经过高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯；催化剂包括三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，催化剂与所述对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的比值为0.02~0.04:100；稳定剂包括磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯，稳定剂与对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的比值为0.02~0.03:100；低真空阶段缩聚反应条件：压力为150~500Pa、反应温度为260～270℃、反应时间为40~60min；高真空阶段缩聚反应条件：压力为0~100Pa、反应温度为275～280℃、反应时间为63～77min。
实施例1
本发明实施例1公开了一种改性低熔点聚酯的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇和二甘醇按照摩尔比为100:43:0:280:6配成浆料，同时投入质量分数为0.5wt%的羟基化多壁碳纳米管，然后在氮气氛围、0.5MPa压力条件、230℃温度条件下进行酯化反应得到酯化产物，当酯化反应中的水的馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点。
（2）缩聚反应
将得到酯化产物与三氧化二锑、磷酸三苯酯混合，三氧化二锑与苯二甲酸和间苯二甲酸总重量比为0.02:100，磷酸三苯酯与苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的比为0.02:100，先在500Pa、265℃条件下进行60min低真空阶段缩聚反应，再在20Pa、275℃条件下进行77min高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯。
实施例2
本发明实施例2公开了一种改性低熔点聚酯的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇和二甘醇按照摩尔比为100:67:9:337:14配成浆料，同时投入质量分数为0.7wt%的碳纳米管，然后在氮气氛围、0.5MPa压力条件、230℃温度条件下进行酯化反应得到酯化产物，当酯化反应中的水的馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点。
（2）缩聚反应
将得到酯化产物与乙二醇锑、磷酸三甲酯混合，乙二醇锑与苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸总重量比为0.03:100，磷酸三甲酯与苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸总重量的比为0.02:100，先在300Pa、265℃条件下进行60min低真空阶段缩聚反应，再在100Pa、279℃条件下进行77min高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯。
实施例3
本发明实施例3公开了一种改性低熔点聚酯的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇和二甘醇按照摩尔比为100:100:22:409:36配成浆料，同时投入质量分数为1wt%的碳纳米管，然后在氮气氛围、0.5MPa压力条件、230℃温度条件下进行酯化反应得到酯化产物，当酯化反应中的水的馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点。
（2）缩聚反应
将得到酯化产物与醋酸锑、亚磷酸三甲酯混合，醋酸锑与苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸总重量比为0.04:100，亚磷酸三甲酯与苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸总重量的比为0.03:100，先在150Pa、270℃条件下进行40min低真空阶段缩聚反应，再在30Pa、279℃条件下进行70min高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯。
对比例1
本发明对比例1公开了一种改性低熔点聚酯的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇和二甘醇按照摩尔比为100:100:22:409:36配成浆料，然后在氮气氛围、0.5MPa压力条件、230℃温度条件下进行酯化反应得到酯化产物，当酯化反应中的水的馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点。
（2）缩聚反应
将得到酯化产物与醋酸锑、亚磷酸三甲酯混合，醋酸锑与苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸总重量比为0.04:100，亚磷酸三甲酯与苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸总重量的比为0.03:100，先在150Pa、270℃条件下进行40min低真空阶段缩聚反应，再在30Pa、279℃条件下进行70min高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯。
将上述实施例及对比例中制备的改性低熔点聚酯切片在真空烘箱中干燥40h，干燥温度为室温~55℃,再将切片加入到熔融纺丝机中，螺杆温度110~230℃，以50mm/min的挤出速度下挤出熔体细流，经侧吹风冷却后卷绕得到初生纤维。将初生纤维在60℃热水中拉伸6倍，并于40℃烘干30min，得到改性低熔点聚酯纤维。将上述聚酯纤维用熔点仪、表面电阻仪和电子拉力机分别测量熔点，纤维表面电阻、强度和断裂伸长率，结果如表1所示。
表1
熔点℃ 表面电阻Ω 强度cN/dtex 断裂伸长率%
实施例1 137 10<sup>10</sup> 2.50 48.2
实施例2 124 10<sup>10</sup> 2.54 31.4
实施例3 112 10<sup>9</sup> 2.61 28.1
对比例1 110 &amp;gt;10<sup>12</sup> 2.41 56.3

Claims (7)

1. 一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）酯化反应
先将对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、二甘醇和改性剂配成浆料，然后进行酯化反应得到酯化产物；
（2）缩聚反应
将得到酯化产物在催化剂和稳定剂的作用下，先经过低真空阶段缩聚反应，再经过高真空阶段缩聚反应，制备得到低熔点聚酯。
2.根据权利要求1所述的一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中改性剂包括碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、二甘醇的摩尔比为100:40～100:0~50:280~420:4～38。
4.根据权利要求1所述的一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中改性剂占全部浆料的质量分数为0.1wt%~1.0wt%。
5.根据权利要求1所述的一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中是在氮气氛围、0.1MPa～1.0MPa压力、200℃～250℃温度条件下反应。
6.根据权利要求1所述的一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述催化剂包括三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述催化剂与所述对苯二甲酸和所述间苯二甲酸总重量的比值为0.02~0.04:100；所述稳定剂包括磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯，所述稳定剂与所述对苯二甲酸和所述间苯二甲酸总重量的比值为0.02~0.03:100。
7.根据权利要求1所述的一种改性低熔点聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中低真空阶段缩聚反应条件：压力为150~500Pa、反应温度为260～270℃、反应时间为40~60min；高真空阶段缩聚反应条件：压力为0~100Pa、反应温度为275～280℃、反应时间为63～77min。
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