CN110437430A - 一种改性聚酯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚酯及其制备方法，属于聚酯领域。该方法以对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和螺环二醇为原料，采用直接酯化法合成改性聚酯；其中：酯化催化剂使用锡化合物，酯化结束后先加入磷化合物钝化锡催化剂后，再加入缩聚催化剂锑系催化剂。本发明制备的低熔点聚酯的玻璃化转变温度可达80℃以上。这种具有较高玻璃化转化温度的低熔点聚酯，干燥时可以提高干燥温度，纺丝时切片在螺杆中熔融塑化时不易环结打滑。

Description

一种改性聚酯及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酯领域，具体涉及一种改性聚酯及其制备方法。
背景技术
传统的涤纶非织布粘合使用化学粘合剂，化学粘合剂含有有毒化学组分，对环境、生产人员及消费者带来一定危害。随着聚酯制造技术的进步，人们利用低熔点聚酯熔点低的特性，成功的实现了不使用化学粘合剂，通过纤维自身的粘合来生产热粘合纤维。
低熔点聚酯是一系列熔点比常规聚酯低的改性聚酯的总称，熔点范围在90℃～220℃，熔点低于200℃的低熔点聚酯可以用于生产皮芯复合短纤维和长丝产品，应用于过滤网、服装、睡袋、沙发、床上用品和卫生领域。生产低熔点聚酯的方法通常是在常规聚酯生产的基础上加入共聚改性单体如间苯二甲酸(IPA)、二甘醇(DEG)、己二酸或己二醇等。通过加入这些共聚单体，共聚酯的熔点大幅下降，但同时共聚酯的玻璃化转变温度也随之下降。由于玻璃化转变温度低，低熔点聚酯切片干燥时干燥温度通常低于55℃。由于低熔点聚酯的玻璃化转变温度低、软化点低、切片的初熔点低，干燥时切片容易受挤压发生变形而粘结，因此低熔点聚酯切片的干燥较困难。另一方面，由于玻璃化转变温度低，纺丝时切片容易过早软化、粘结，在螺杆加料区加料段发生环结、打滑，对低熔点切片的使用带来一定的困难。总之低熔点聚酯切片一方面干燥困难，另一方面使用不方便。
常规聚酯的玻璃化转变温度80℃左右，而低熔点聚酯的玻璃化转变温度较常规聚酯降低10℃以上，这对切片的干燥和使用带来一定的困难，因此如何提高低熔点聚酯的玻璃化转变温度是一个有重要意义的课题。目前提高聚酯玻璃化转变温度的方法是加入特殊的共聚单体，主要有失水山犁醇、2,2,4,4-四甲基-1,3环丁二醇等。但这两种单体都是仲碳基醇，即二级醇，并且空间位阻大，其羟基的活性比乙二醇弱，因此合成这二种单体的改性聚酯时有相当量的单体不参加聚合，进入到真空系统中，单体的利用效率相对较低。同时由于这二种单体是仲碳醇，反应活性低，用这二种单体改性的聚酯聚合困难，生产难度大。
发明内容
本发明是针对上述存在的技术问题提供一种改性聚酯及其纤维的制备方法。该方法采用锑作为缩聚催化剂，避免使用了钛或锡作为缩聚催化剂，合成的产品端羧基低，色相好。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种改性聚酯，该聚酯通过如下方法制备得到：该方法以对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和螺环二醇为原料，采用直接酯化法合成改性聚酯；其中：酯化反应所用的催化剂为有机锡催化剂，酯化结束后使用磷催化剂钝化有机锡催化剂，缩聚反应所用的催化剂为锑系催化剂。
一种改性聚酯的制备方法，该方法以对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和螺环二醇为原料，采用直接酯化法合成改性聚酯；其中：酯化反应所用的催化剂为有机锡催化剂，酯化结束后使用磷催化剂钝化有机锡催化剂，缩聚反应所用的催化剂为锑系催化剂。
在一些具体的技术方案中：用对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)、乙二醇、螺环二醇和有机锡催化剂，进行酯化反应；当出水量达理论量时，结束酯化，泄压到常压，加入磷酸搅拌10min以上后再加入缩聚催化剂锑系催化剂。加入缩聚催化剂后，减压升温，之后进入高真空缩聚阶段，搅拌电流达额定值后出料，即制得低熔点聚酯。
本发明技术方案中：锡催化剂选择单丁基氧化锡，磷催化剂选择磷酸，锑系催化剂选择乙二醇锑、醋酸锑或三氧化二锑中任一种。
本发明技术方案中：锑催化剂加入量与常规聚酯中使用的量相同；有机锡催化剂加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的50～200ppm，磷催化剂加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的50～100ppm。
本发明技术方案中：酯化反应的温度为200℃～260℃、酯化反应的压力1.5～3.5MPa；缩聚反应的温度为270℃～290℃，缩聚反应的压力小于100MPa。
本发明技术方案中：间苯二甲酸的摩尔含量占改性聚酯的10％～30％，螺环二醇的摩尔含量占改性聚酯的10％～30％。
本发明技术方案中：SPG摩尔含量为10％时，共聚酯的玻璃化转变温度可达80℃，SPG摩尔含量为30％时，共聚酯的玻璃化转变温度可达95℃。
本发明技术方案中：所述的压力均为表压。
本发明的有益效果：
本发明使用SPG和IPA为改性单体制备低熔点聚酯，由于加入了锡催化剂作为酯化催化剂，酯化效果好，螺环二醇单体全部参于缩聚，而且聚合速度快，合成的产品端羧基低，色相好。
本发明制备的低熔点聚酯的玻璃化转变温度可达80℃以上。这种具有较高玻璃化转化温度的低熔点聚酯，干燥时可以提高干燥温度，纺丝时切片在螺杆中熔融塑化时不易环结打滑。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1.在2L反应釜中加入对苯二甲酸245克、间苯二甲酸105克，螺环二醇65克，乙二醇209克，单丁基氧化锡0.0175克，酯化温度200℃～260℃，酯化压力(表压)2.5MPa下酯化，当出水量达理论值后，结束酯化，泄到常压，加入磷酸0.0261克，继续搅拌10分钟，加入乙二醇锑0.13克后，逐步升温转入低真空阶段，低真空时间约45min后，进入高真空缩聚阶段(真空〈100Pa)，缩聚温度270℃～290℃，搅拌功率达额定值时出料，合成的低熔点聚酯的玻璃化转变温度80℃，熔点100℃～126℃，特性粘度0.651dL/g、端羧基28mol/t、色值(L/a/b)87.3/-1.8/3.2。
切片70℃干燥20小时，水份30ppm，纺丝螺杆温度230℃，低熔点丝强度2.35CN/dtex，95℃干热收缩率2.5％。
实施例2.在2L反应釜中加入对苯二甲酸245克、间苯二甲酸105克，螺环二醇120克，乙二醇192克，单丁基氧化锡0.070克，酯化温度200℃～260℃，酯化压力(表压)2.5MPa下酯化，当出水量达理论值后，结束酯化，泄到常压，加入磷酸0.0175克，继续搅拌10分钟，加入乙二醇锑0.13克后，逐步升温转入低真空阶段，低真空时间约45min后，进入高真空缩聚阶段(真空〈100Pa)，缩聚温度270℃～290℃，搅拌功率达额定值时出料，合成的低熔点聚酯的玻璃化转变温度89℃，熔点95℃～120℃，特性粘度0.641dL/g、端羧基26mol/t、色值(L/a/b)87.3/-1.2/4.2。
切片80℃干燥20小时，水份25ppm，纺丝螺杆温度225℃，低熔点丝强度2.30CN/dtex，95℃干热收缩率1.5％。
实施例3.在2L反应釜中加入对苯二甲酸280克、间苯二甲酸70克，螺环二醇65克，乙二醇212克，单丁基氧化锡0.044克，酯化温度200℃～260℃，酯化压力(表压)2.5MPa下酯化，当出水量达理论值后，结束酯化，泄到常压，加入磷酸0.035克，继续搅拌10分钟，加入乙二醇锑0.15克后，逐步升温转入低真空阶段，低真空时间约45min后，进入高真空缩聚阶段(真空〈100Pa)，缩聚温度270℃～290℃，搅拌功率达额定值时出料，合成的低熔点聚酯的玻璃化转变温度81℃，熔点108℃～130℃，特性粘度0.7581dL/g、端羧基20mol/t、色值(L/a/b)88.3/-1.8/4.6。
切片75℃干燥20小时，水份30ppm，纺丝螺杆温度230℃，低熔点丝强度2.45CN/dtex，95℃干热收缩率2.5％。
实施例4.在2L反应釜中加入对苯二甲酸280克、间苯二甲酸35克，螺环二醇190克，乙二醇190克，单丁基氧化锡0.044克，酯化温度200℃～260℃，酯化压力(表压)2.5MPa下酯化，当出水量达理论值后，结束酯化，泄到常压，加入磷酸0.035克，继续搅拌10分钟，加入乙二醇锑0.16克后，逐步升温转入低真空阶段，低真空时间约45min后，进入高真空缩聚阶段(真空〈100Pa)，缩聚温度270℃～290℃，搅拌功率达额定值时出料，合成的低熔点聚酯的玻璃化转变温度95℃，熔点107℃～128℃，特性粘度0.701dL/g、端羧基21mol/t、色值(L/a/b)89.3/-1.9/5.6。
切片85℃干燥20小时，水份20ppm，纺丝螺杆温度230℃，低熔点丝强度2.38CN/dtex，95℃干热收缩率2.8％。
实施例5(对比例):在2L反应釜中加入对苯二甲酸245克、间苯二甲酸105克，螺环二醇65克，乙二醇209克，单丁基氧化锡0.044克，酯化温度200℃～260℃，酯化压力(表压)2.5MPa下酯化，当出水量达理论值后，结束酯化，泄到常压后，再逐步升温转入低真空阶段，低真空时间约45min后，进入高真空缩聚阶段(真空＜100Pa)，缩聚温度270℃～290℃，搅拌功率达额定值时出料，合成的低熔点聚酯玻璃化转变温度71℃，特性粘度0.648dL/g、端羧基58mol/t、色值(L/a/b)89.3/-1.7/10.2。

Claims (8)

1.一种改性聚酯，其特征在于：该聚酯通过如下方法制备得到：该方法以对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和螺环二醇为原料，采用直接酯化法合成改性聚酯；其中：酯化反应所用的催化剂为有机锡催化剂，酯化结束后使用磷催化剂钝化有机锡催化剂，缩聚反应所用的催化剂为锑系催化剂。
2.根据权利要求1所述的改性聚酯，其特征在于：有机锡催化剂选择单丁基氧化锡，磷催化剂选择磷酸，锑系催化剂选择乙二醇锑、醋酸锑或三氧化二锑中任一种；有机锡催化剂加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的50～200ppm，磷催化剂加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的50～100ppm。
3.根据权利要求1所述的改性聚酯，其特征在于：酯化反应的温度为200℃～260℃、酯化反应的压力为1.5～3.5MPa；缩聚反应的温度为270℃～290℃，缩聚反应的压力小于100MPa。
4.根据权利要求1所述的改性聚酯，其特征在于：间苯二甲酸的摩尔含量占改性聚酯的10％～30％，螺环二醇的摩尔含量占改性聚酯的10％～30％。
5.一种权利要求1改性聚酯的制备方法，其特征在于：该方法是以对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和螺环二醇为原料，采用直接酯化法合成改性聚酯；其中：酯化催化剂使用锡化合物，酯化结束后先加入磷化合物钝化锡催化剂后，再加入缩聚催化剂锑系催化剂。
6.根据权利要求5所述的改性聚酯的制备方法，其特征在于：锡催化剂选择单丁基氧化锡，磷催化剂选择磷酸，锑催化剂选择乙二醇锑、醋酸锑或三氧化二锑中任一种；锡催化剂加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的50～200ppm，磷催化剂加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸总重量的50～100ppm。
7.根据权利要求5所述的改性聚酯的制备方法，其特征在于：酯化反应的温度为200℃～260℃、酯化反应的压力为1.5～3.5MPa；缩聚反应的温度为270℃～290℃，缩聚反应的压力小于100MPa。
8.根据权利要求5所述的改性聚酯的制备方法，其特征在于：间苯二甲酸的摩尔含量占改性聚酯的10％～30％，螺环二醇的摩尔含量占改性聚酯的10％～30％。
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