CN110467722B - 一种亲水聚酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种亲水聚酯及其制备方法,首先在氮气氛围下通过酯化反应制备得到对苯二甲酸乙二醇酯低聚物;然后通过预缩聚和终缩聚反应,在对苯二甲酸乙二醇酯低聚物中引入聚醚二醇和1,2‑丁二醇,制备得到亲水聚酯。本发明通过合理控制聚醚二醇和1,2‑丁二醇的添加量及配比,并严格控制制备过程中的反应温度、压力和反应气氛,从而制备得到了吸湿率高、纺丝性良好的亲水聚酯,而且采用本发明制备的亲水聚酯制备得到的聚酯纤维具有机械性能良好和适宜大规模产业化生产的优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,尤其涉及一种亲水聚酯及其制备方法。
背景技术
常规聚酯的合成通常以对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)作为第一单体和第二单体通过直接酯化法制备,但是由于常规聚酯分子链排列规整度高,缺乏羟基、氨基等吸湿性基团,较高的结晶度和较致密的晶格网络阻碍了水分与分子链中吸附基团的结合。因此,聚酯纤维的亲水性能较差,回潮率仅有0.4%,这导致聚酯纤维在日常生活的使用中容易产生静电,大大降低了其服用舒适性,限制其应用领域。因此,提高聚酯纤维的亲水性能,改善其织物的导湿性能是目前差别化聚酯纤维产品开发的重要方向之一。
目前提高聚酯亲水性的途径主要有两种,第一种是在聚酯大分子链中引入亲水基团,第二种是通过增大聚酯大分子链之间的空间位阻,降低其规整性。其中,第一种方法,目前能够产业化生产的亲水聚酯大多选择以不同分子量的聚乙二醇(PEG)作为第三单体在酯化反应结束后加入,通过PEG中大量的醚键来提高聚酯的亲水性;或者通过引入含有酰胺基、磺酸盐等亲水基团的分子提高其亲水性。但是,大量引入其他单体会严重破坏聚酯大分子链的规整性,从而影响聚酯的粘度、流动性及机械强度,进而影响其纺丝性能;少量添加上述具有亲水基团的单体对共聚酯的亲水性能影响又不明显。第二种方法,目前通过在酯化反应结束后,引入具有侧基的小分子单体来增大聚酯分子链间的空间位阻,从而降低其规整度和结晶度,进而提高其亲水性。但是,若引入的具有侧基的小分子的侧基过长或侧基空间位阻过大,极易影响聚酯的结晶性和流动性,从而大大降低其玻璃化温度、结晶温度及熔点,导致纺丝性能变差;若侧基过短或侧基空间位阻过小,则对聚酯吸湿率的提高又不明显。
申请号为CN201711077677.5的中国专利公开了一种亲水聚酯及其制备方法,是由对苯二甲酸乙二醇酯低聚物和聚醚二醇在钛金属醇盐、多羟基化合物和磷化合物、位阻酚化合物和乙酸盐的协同作用下聚合得到亲水聚酯。该发明制备的亲水聚酯表面水接触角在50~80°,成型加工过程中特性粘度降变小,但未给出具体的吸湿率数据,表面水接触角并不能直接体现聚酯的吸湿性,而且制备原料和方法复杂,生产成本较高,不适宜大规模产业化生产。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种亲水聚酯及其制备方法,通过在对苯二甲酸乙二醇酯低聚物中引入聚醚二醇和1,2-丁二醇,提高聚酯亲水性。本发明通过合理控制聚醚二醇和1,2-丁二醇的添加量及配比,以及严格控制制备过程中的反应温度、压力和反应气氛,制备得到吸湿率高和加工性良好的亲水聚酯,而且制备得到的聚酯纤维强度高,适宜大规模产业化生产。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种亲水聚酯,所述亲水聚酯是由对苯二甲酸、乙二醇、聚醚二醇、1,2-丁二醇和催化剂为原料制备得到。
进一步的,所述亲水聚酯的吸湿率≥1.8%,特性粘度为0.6~1dL/g。
进一步的,所述对苯二甲酸、乙二醇、聚醚二醇和1,2-丁二醇的摩尔比为1:(1.1~1.25):(0.05~0.07):(0.03~0.05),所述对苯二甲酸与乙二醇、聚醚二醇及1,2-丁二醇之和的摩尔比为1:(1.2~1.35)。
进一步的,所述聚醚二醇的分子量为200~8000,所述聚醚二醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或多种。
一种以上所述的亲水聚酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.投料:将对苯二甲酸、乙二醇及催化剂按预设摩尔比投入反应釜中,通入氮气排空反应釜内的空气;
S2.酯化:将反应釜温度和压力以及工艺塔温度升到预设值,进行酯化反应,得到对苯二甲酸乙二醇酯低聚物;
S3.预缩聚:酯化反应结束后,从投料口按预设摩尔比,投入聚醚二醇和1,2-丁二醇,进行预缩聚反应,得到亲水聚酯预聚物;
S4.终缩聚:预缩聚反应结束后,将反应釜温度调至预设温度,然后按预设真空度降低速率,将反应釜降至真空状态,进行终缩聚反应,得到亲水聚酯熔体;
S5.出料:将步骤S4制备得到的亲水聚酯熔体从反应釜出料,冷却固化后进行切粒,得到亲水聚酯切片。
进一步的,在步骤S1中,所述催化剂为钛系催化剂或锑系催化剂,所述催化剂的添加量为对苯二甲酸和乙二醇总质量之和的0.02‰~0.1‰;在所述通入氮气排空反应釜内的空气后,将反应釜压力调节至135~180KPa。
优选地,所述钛系催化剂为二氧化钛(TiO2)或钛酸四丁酯(TBT),所述锑系催化剂为三氧化二锑(Sb2O3)或醋酸锑(C6H9O6Sb)。
进一步的,在步骤S2中,所述反应釜温度和压力的预设值范围分别为260~275℃和300~400Kpa,所述工艺塔温度的预设值范围为130~150℃。
进一步的,在步骤S2所述的酯化反应的过程中,当工艺塔温度有明显降低时,将反应釜压力缓慢降至常压继续酯化反应,并根据出水量是否达到理论出水量判断酯化反应是否结束。
进一步的,在步骤S3中,所述预缩聚反应的时间为0.5~3h,所述预缩聚反应的温度与步骤S2中所述酯化反应的温度预设值相同。
进一步的,在步骤S4中,所述反应釜的预设温度为265~285℃,所述预设真空度降低速率为1~4kPa/min,所述终缩聚反应的时间为0.5~3h。
有益效果
与现有技术相比,本发明提供的一种亲水聚酯及其制备方法具有如下有益效果:
(1)本发明通过合理的原料选取以及合理的原料配比,在聚酯分子链中同时引入含有亲水基团的分子和含有侧基的分子,通过亲水基团和空间位阻的协同作用,制备得到吸湿率达到1.8%以上的亲水聚酯,远高于常规聚酯的0.4%。
(2)本发明选取1,2-丁二醇作为含有侧基的分子,将其引入聚酯分子链中,得到侧链含有乙基的聚酯分子链,并通过合理控制1,2-丁二醇的添加量,将聚酯分子链间的位阻控制在最佳范围内,实现了不影响聚酯的加工性能和纺丝性能的同时,提高分子链之间的间隙,进而提高其吸湿率。
(3)本发明首先在氮气氛围下通过酯化反应制得对苯二甲酸乙二醇酯低聚物,反应过程中严格控制反应釜温度和压力以及工艺塔温度,以保证平衡反应顺利的向正向进行;然后向反应釜中加入聚醚二醇和1,2-丁二醇,在常压下进行预缩聚反应;预缩聚结束后,在真空状态下进行终缩聚反应,反应过程中根据物料粘度的变化,及时调整搅拌频率,最终制备得到亲水性良好的聚酯。本发明提供的制备方法,降低了生产成本,且产物纯度更高。
(4)本发明制备亲水聚酯的原料易得,均可产业化生产,这为亲水聚酯可产业化生产奠定基础。同时,本发明制备的亲水聚酯与市场上购买的亲水聚酯相比,亲水性和吸水性明显提高,并且具有良好的流动性能,可以很好地进行纺丝,纺出的聚酯纤维具有良好的亲水性和机械性能。
(5)本发明的制备条件易实现,分子设计和原料配比科学合理,具有绿色环保、无重金属污染的优点。
附图说明
图1为商业常规聚酯的核磁共振氢谱;
图2为商业亲水聚酯的核磁共振氢谱;
图3为实施例1制备的亲水聚酯的核磁共振氢谱;
图4中的A、B、C图分别为商业常规聚酯、商业亲水聚酯和实施例1制备的亲水聚酯的表面接触角图。
具体实施方式
以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
目前市面上提供的亲水聚酯吸湿率尚难以达到1.8%以上,而且生产成本相对较高。因此,本发明提供的亲水聚酯及其制备方法旨在为亲水聚酯的产业化生产提供思路。本发明的制备原理如下:
(1)PTA与EG的酯化反应可以在PTA电离出的H+自催化作用下进行,在酯化反应阶段,酯化与缩聚反应均存在体系中,但更有利于酯化反应的进行。由于酯化反应为可逆反应,必须在反应过程中将产生的水分子去除,才能保证反应不断朝着正反应方向进行。因此在反应过程中,通过合理设置工艺塔温度,及时去除反应产生的水分子,在这个过程中,还会带走部分EG蒸气,因此投料时,EG相对PTA需过量;而且由于EG过量,得到的对苯二甲酸乙二醇低聚物理论上均以乙二醇封端。反应过程如下式所示:
(2)酯化完成后,向反应釜投入聚醚二醇和1,2-丁二醇,对苯二甲酸乙二醇低聚物与聚醚二醇和1,2-丁二醇发生酯交换和缩聚反应,最终得到嵌段亲水聚酯熔体。此反应阶段工艺条件要求较严格,随着反应的进行,物料的粘度会逐渐增大,会导致搅拌器的功率逐渐增大,因此在缩聚过程中需及时控制搅拌器的功率,若功率过大需将搅拌器搅拌频率降低继续反应。此外,此反应阶段需要反应釜具有良好的真空密封性,防止空气渗入,否则会导致反应时间延长,而且会使聚合物产生热氧化降解,形成黑点,影响产品质量,并使真空系统负担加重。温度对缩聚反应也具有重要影响,在一定范围内,升高反应温度,可以加快反应速度,缩短反应时间,反应体系粘度下降,有利于小分子的排除。但由于热降解副反应的活化能比缩聚反应的活化能高,温度升高,将促进热降解的发生和环状低聚物的生成,使得聚合度和特性粘度降加剧,端羧基量上升,降低产率及亲水聚酯加工性能。因此,本发明严格控制各阶段的反应温度,有助于亲水聚酯的成功制备。
以聚乙二醇和1,2-丁二醇为例,制备得到的亲水聚酯结构如下式所示:
本发明对实施例制备的亲水聚酯、商业常规聚酯和商业亲水聚酯进行表面水接触角测试、核磁共振氢谱测试、吸湿率测试和特性粘度测试,并对聚酯纤维进行机械性能测试。其中,测试方法如下:
(1)特性粘度测试
采用直径为0.7-0.8mm的乌氏粘度计在25±0.1℃条件下测试,溶剂为质量比为1:1苯酚-四氯乙烷溶液的混合溶液。测试过程按照GB/T 14190-2008进行测试,每个样品重复测定三次,前后误差不能超过0.2s,然后取平均值。
(2)核磁共振氢谱测试
采用瑞士Bruker公司400MHz的核磁共振波谱仪进行测试。称取10mg左右的样品,在25℃条件下测试,溶剂为CF3COOD。样品溶解完后放置一些时间,以便让气泡脱除。
(3)吸湿率测试
将聚酯样品在105℃干燥箱中真空干燥48h,称取50g样品(记录重量W1)浸润到去离子水中24h,取样用吸水纸将样品表面的水分擦拭干净后称取样品重量(W2),吸湿率(WAC%)的公式如(1)所示,所有测试平行三次取均值。
(4)表面水接触角测试
取聚酯切片,采用接触角测量仪进行测试,测试条件为:在20℃,65%的条件下测试,滴加的水量2μL,滴加速度1μL/s,接触后10s内完成静态接触角的测试,平均偏差不超过±2°,重复10次,取平均值。
(5)聚酯纤维机械性能测试
聚酯纤维机械性能根据标准GB9997-1988进行测试。
以下实施例及对比例中,将对苯二甲酸、乙二醇、聚醚二醇及1,2-丁二醇的摩尔量分别记为N1、N2、N3、N4。
实施例1
实施例1提供的亲水聚酯由对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇、1,2-丁二醇和钛酸四丁酯(TBT)为原料制备得到,其中,对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇和1,2-丁二醇的摩尔比(N1:N2:N3:N4)为1:1.2:0.07:0.03,钛酸四丁酯的用量为对苯二甲酸和乙二醇总质量之和的0.05‰,其制备方法包括如下步骤:
S1.投料:检查反应釜密封性后,以对苯二甲酸和乙二醇为第一单体和第二单体,按摩尔比1:1.2投入反应釜中,同时投入对苯二甲酸和乙二醇总质量之和的0.05‰的钛酸四丁酯。向反应釜中通入氮气,压力到达120kPa后打开阀门泄压,到达常压后关闭阀门,再向反应釜中通入氮气如此进行三次操作,确保反应釜内空气被排空后,通入氮气至反应釜终止压力到达150KPa;
S2.酯化反应:将反应釜温度和压力以及工艺塔温度分别升到265℃,350KPa和140℃,进行酯化反应,反应过程中开启搅拌器搅拌,搅拌频率设为50Hz。在此过程中反应釜内物料温度需缓慢升高到预设温度,并将反应釜压力控制在350KPa;当工艺塔温度有明显降低后,打开排气微调阀使压力缓慢降到常压,待出水量达到理论出水量后可以判断酯化反应结束;
其中,工艺塔温度设定为140℃的目的是让反应过程中产生的水以水蒸气的形式进入酯化冷凝器,同时让酯化过程中的乙二醇蒸气回流到反应釜。但在酯化反应过程中会有部分乙二醇蒸气到达工艺塔,因此工艺塔的温度会比实际设定高,随着反应的进行,当乙二醇基本反应完全后,工艺塔的温度会出现明显降低的情况;
所述理论出水量根据对苯二甲酸和乙二醇的投料量确定,按所有羧基和羟基都参与反应计算;
S3.预缩聚反应:按摩尔比0.07:0.03,从投料口投入分子量为2000的第三单体聚乙二醇(PEG)和第四单体1,2-丁二醇(BD),常压下反应1h;
S4.终缩聚反应:预缩聚反应结束后,将反应釜与工艺塔之间的阀门关闭,并关闭工艺塔的加热开关,然后将反应釜温度调至278℃,打开反应釜与缩聚冷凝器间的阀门进入缩聚阶段。缩聚过程中打开真空泵,并通过真空微调阀控制反应釜内真空度按2kPa/min的速率缓慢降低,直至降至真空状态,进行终缩聚反应1h,得到亲水聚酯熔体;
随着反应的进行,分子链逐渐增长,物料的粘度逐渐增大,会导致搅拌器的功率逐渐增大,因此在缩聚过程中需注意搅拌器的功率,若功率过大需将搅拌器搅拌频率设置为25Hz继续反应;
可根据搅拌功率的变化确定终缩聚反应是否完成;
S5.出料:将步骤S4制备得到的亲水聚酯熔体从反应釜出料,冷却固化后进行切粒,得到亲水聚酯切片。
对比例1
对比例1制备的亲水聚酯由对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇和钛酸四丁酯为原料制备得到,其中,对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇的摩尔比(N1:N2:N3)为1:1.2:0.07,钛酸四丁酯的用量及制备方法与实施例1基本相同,在此不再赘述。
将实施例1制备的亲水聚酯与对比例1制备的亲水聚酯、商业常规聚酯和商业亲水聚酯进行比较,分别对其进行核磁共振氢谱测试、表面水接触角测试、吸湿率测试和特性粘度测试,测试结果如图1至4及表1所示。
从图1至3可以看出,实施例1制备的亲水聚酯(图3)在化学位移在3.95~4.77ppm之间出现了聚乙二醇和1,2-丁二醇上的氢质子吸收峰,说明实施例1制备的亲水聚酯中,成功引入了聚乙二醇和1,2-丁二醇链段。
从图4和表1可以看出,商业亲水聚酯相对应商业常规聚酯的表面水接触角只降低了1.5°,吸湿率提高到0.98%,而实施例1制备的亲水聚酯表面水接触角降低至81°,吸湿率提高到2.1%,相比于商业亲水聚酯的吸湿率明显提高。对比例1制备的聚酯未添加1,2-丁二醇,其吸湿率明显低于实施例1制备的亲水聚酯。实施例1制备的亲水聚酯,虽然表面水接触角降低不是很显著,但吸湿率提高明显。这可能是因为,在聚酯链中引入1,2-丁二醇,侧链产生的乙基侧基分布于聚酯切片表面,由于乙基的表面张力相对水的表面张力较小,因此表面水接触角降低不明显。但乙基侧基还起到增大分子链间的位阻和空隙的作用,使得聚酯切片的自由体积增大,在吸湿率的测试过程中,随着浸泡时间的延长,水分子不仅仅吸附在聚酯表面,还逐渐扩散吸附至内层,因此,水分子的总吸附量明显增加。吸湿率的增大,对聚酯纤维在后续染色或柔软处理时,染料分子或柔软助剂分子的吸附和固着的增强具有重要意义。
从表1中特性粘度可以看出,实施例1制备的亲水聚酯的特性粘度物明显下降或升高,说明其流动性能良好,有助于后续加工和纺丝。
表1聚酯特性粘度和吸湿率测试结果
聚酯种类 | 商业常规聚酯 | 商业亲水聚酯 | 实施例1 | 对比例1 |
特性粘度(dL/g) | 0.7237 | 0.6025 | 0.6764 | 0.6572 |
吸湿率(%) | 0.33 | 0.98 | 2.10 | 0.93 |
通过以上测试,可以得到本发明制备的亲水聚酯的吸水机理为:(1)当亲水聚酯与水分子相接触时,亲水聚酯迅速将水分子吸附,这部分吸附主要借助于亲水聚酯中聚乙二醇的亲水性基团,为紧密结合的水分子;(2)当紧密结合的水分饱和后,聚合物对水分子的吸附主要依赖于分子间的物理吸附,即由于1,2-丁二醇中的乙基侧基,使得分子链间隙增大,自由体积增大,水分子的吸附空间增大,表现出了弱结合,水分子呈现出自由水的特征。
为了进一步体现本发明制备的亲水聚酯的优势,本发明将实施例1和对比例1制备的亲水聚酯、商业常规聚酯和商业亲水聚酯进行熔融纺丝,制备得到聚酯纤维。根据标准GB9997-1988对聚酯纤维纱线进行机械性能测试,测试结果如表2所示。
从表2测试结果可以看出,相对于商业常规聚酯,商业亲水聚酯的断裂强度明显降低,对比例1和实施例1制备的断裂强度降低不明显,且对比例1略由于实施例1。其中,对比例1的机械性能较优的原因可能是由于聚酯分子链中引入的聚乙二醇含量较少,对聚酯的性能影响不大。实施例1的断裂强度较优,可能是因为本发明在聚酯分子链中同时引入含有亲水基团的分子和含有侧基的分子,通过亲水基团和空间位阻的协同作用,既能防止规整度降低过度导致结晶度下降明显,纺丝性能恶化;又能防止亲水基团引入过量到导致副产物增多,降低聚酯纯度,进而降低其性能。因此,本发明制备的亲水聚酯不仅吸湿性能良好,而且聚酯纤维机械性能较优,为亲水聚酯的工业化大规模生产提供了有效途径。
表2聚酯纤维单线线密度及机械性能
实施例2~14
实施例2~14制备的亲水聚酯的原料及原料摩尔比如表3所示,其中,实施例14中第三单体包括聚乙二醇和聚丙二醇,两者摩尔比为1:1。表3中,实施例2~14的第一单体、第二单体及第四单体的种类及制备方法与实施例1基本相同,在此不再赘述。
表3实施例2~14制备的亲水聚酯的原料及原料摩尔比
表4实施例2~14制备的亲水聚酯的性能测试结果
实施例 | 特性粘度(dL/g) | 吸湿率(%) | 表面水接触角° |
2 | 0.6423 | 1.9 | 82.1 |
3 | 0.6571 | 2.0 | 79.2 |
4 | 0.6482 | 2.0 | 78.9 |
5 | 0.6712 | 2.1 | 78.7 |
6 | 0.6834 | 2.0 | 78.7 |
7 | 0.6852 | 2.3 | 78.1 |
8 | 0.6519 | 2.2 | 78.5 |
9 | 0.6615 | 2.1 | 79.7 |
10 | 0.6381 | 2.0 | 80.1 |
11 | 0.6721 | 2.0 | 80.6 |
12 | 0.6618 | 1.9 | 81.9 |
13 | 0.6643 | 2.0 | 80.3 |
14 | 0.6425 | 2.0 | 79.8 |
表4为实施例2~14制备的亲水聚酯的性能测试结果,从实施例1及实施例2至5的测试结果可以看出,随着聚乙二醇分子量的增大,亲水聚酯的吸湿率先升高后变化不大,说明适当增大聚乙二醇的分子量,有助于提高亲水聚酯的亲水性,这是因为聚乙二醇的分子量的分子量越大,亲水基团越多,分子链的柔性也越大;但聚乙二醇的分子量过大,会降低聚酯的纺丝性能,因此综合考虑,优选分子量为2000的聚乙二醇。从实施例6和8的测试结果可以看出,随着对苯二甲酸与乙二醇、聚乙二醇及1,2-丁二醇之和的摩尔比增大,亲水聚酯的吸湿率小幅升高,表面接触角均小幅降低,说明增大乙二醇、聚醚二醇及1,2-丁二醇的总含量,有助于提高亲水聚酯的亲水性。此外,随着聚乙二醇和1,2-丁二醇的比例增大,吸湿率略有降低,说明增大1,2-丁二醇的含量,也有助于提高亲水性。从实施例1及实施例9至11的测试结果可以看出,在本发明限定的催化剂种类及添加量的范围内,制备的亲水聚酯均有较好的亲水性。从实施例12和14的测试结果可以看出,选用聚丙二醇或聚丁二醇或聚乙二醇和聚丙二醇的混合物作为第三单体,制备得到的亲水聚酯均有较好的亲水性。
实施例15~30
实施例15~30制备的亲水聚酯的原料及原料摩尔比与实施例1相同,制备方法与实施例1相比,不同之处在于,制备条件如表5所示,其他与实施了基本相同,在此不再赘述。
表5实施例15~30的制备条件
表6实施例15~29制备的亲水聚酯的性能测试结果
从表6可以看出,在本发明限定的制备条件范围内,制备得到的亲水聚酯的吸湿率均在1.8%以上,其中随着步骤S2中反应釜温度和压力的逐渐升高,吸湿率缓慢增大,但温度或压力过高时,可能导致平衡反应难以顺利进行,甚至发生热降解,因此从综合性能考虑,温度和压力不易过高。在限定的反应时间内,制备得到的亲水聚酯具有较高的吸湿率,反应时间过短和过长都不利于产品性能的提高,反应时间过短,反应不完全;反应时间过长,一方面降低生产效率,一方面可能发生水解反应,反而降低产品品质。因此,应通过合理控制制备条件,制备得到吸湿率高且纺丝性能良好的亲水聚酯。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,所述亲水聚酯是由对苯二甲酸、乙二醇、聚醚二醇、1,2-丁二醇和催化剂为原料制备得到;所述对苯二甲酸、乙二醇、聚醚二醇和1,2-丁二醇的摩尔比为1:(1.1~1.25):(0.05~0.07):(0.03~0.05),所述对苯二甲酸与乙二醇、聚醚二醇及1,2-丁二醇之和的摩尔比为1:(1.2~1.35), 所述亲水聚酯的吸湿率≥1.8%,特性粘度为0.6~1dL/g;所述亲水聚酯的制备方法包括如下步骤:
S1.投料:将对苯二甲酸、乙二醇及催化剂按预设摩尔比投入反应釜中,通入氮气排空反应釜内的空气;
S2.酯化:将反应釜温度和压力以及工艺塔温度升到预设值,进行酯化反应,得到对苯二甲酸乙二醇酯低聚物;
S3.预缩聚:酯化反应结束后,从投料口按预设摩尔比,投入聚醚二醇和1,2-丁二醇,进行预缩聚反应,得到亲水聚酯预聚物;
S4.终缩聚:预缩聚反应结束后,将反应釜温度调至预设温度,然后按预设真空度降低速率,将反应釜降至真空状态,进行终缩聚反应,得到亲水聚酯熔体;
S5.出料:将步骤S4制备得到的亲水聚酯熔体从反应釜出料,冷却固化后进行切粒,得到亲水聚酯切片。
2.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,所述聚醚二醇的分子量为200~8000,所述聚醚二醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,所述催化剂为钛系催化剂或锑系催化剂,所述催化剂的添加量为对苯二甲酸和乙二醇总质量之和的0.02‰~0.1‰;在所述通入氮气排空反应釜内的空气后,将反应釜压力调节至135~180KPa。
4.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,所述反应釜温度和压力的预设值范围分别为260~275℃和300~400Kpa,所述工艺塔温度的预设值范围为130~150℃。
5.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,在步骤S2所述的酯化反应的过程中,当工艺塔温度有明显降低时,将反应釜压力缓慢降至常压继续酯化反应,并根据出水量是否达到理论出水量判断酯化反应是否结束。
6.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,在步骤S3中,所述预缩聚反应的时间为0.5~3h,所述预缩聚反应的温度与步骤S2中所述酯化反应的温度预设值相同。
7.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯的制备方法,其特征在于,在步骤S4中,所述反应釜的预设温度为265~285℃,所述预设真空度降低速率为1~4kPa/min,所述终缩聚反应的时间为0.5~3h。
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Application publication date: 20191119 Assignee: Dongguan keleipeng Atomization Technology Co.,Ltd. Assignor: Wuhan Textile University Contract record no.: X2024980001264 Denomination of invention: A hydrophilic polyester and its preparation method Granted publication date: 20211130 License type: Common License Record date: 20240123 |
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