CN111040143A - 一种水溶性聚酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水溶性聚酯的制备方法，先将PTA、EG、SIPE和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行酯化反应，再向其中加入PEG后依次进行酯化反应和缩聚反应制得水溶性聚酯；聚酯钛系催化剂复合材料体系主要由聚合度为5～30的聚酯预聚体以及分散在聚酯预聚体中的片状钛系聚酯催化剂组成。本发明通过采用聚合度为5～30的聚酯预聚体包裹催化剂，有效避免了团聚；本发明的聚酯预聚体为制备聚酯高聚物的中间体，其与高聚物合成的中间体系有着本征的良好相容性，在聚酯合成过程中能呈现出高分散性；本发明的催化剂既可以在酯化反应前加入，也可以在酯化反应后加入，可以同时发挥酯化催化和缩聚催化作用。

Description

一种水溶性聚酯的制备方法

技术领域

本发明属于功能聚酯技术领域，涉及一种水溶性聚酯的制备方法。

背景技术

聚酯及聚酯纤维从1970年起步入大规模工业化生产，发展速度极快，特别是在中国，约占世界聚酯纤维产量的70％。聚酯纤维的物理机械性能如强力、耐磨性、回弹性和尺寸稳定性均能较好，能满足各种用途的需要。

超细纤维是涤纶纤维品种中的佼佼者，拥有较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、垂悬性、透气性等优点。它可以用于制成人造皮革、洁净布、防尘面罩等，海岛复合纺丝是制备超细纤维的有效方法之一。这种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。

水溶性聚酯通常是用对苯二甲酸、乙二醇作为主要组分，SIPE作为第三单体，PEG作为第四单体，采用直接酯化法合成。但是由于SIPE中的磺酸基团，限制了大分子链段的规则排列。加入PEG是为了提高水溶性共聚酯大分子链的柔性、降低熔体粘度。

当钛系催化剂应用于直接酯化、连续缩聚PET工艺具有环保、安全、高效率以及大幅度降低合成和纺丝过程温度及降低能耗，同时使纤维的物理机械性能更均匀，生产过程稳定性提高，提高了物料利用率。

已商品化的钛系催化剂，包括两个大类：1)催化剂与乙二醇的复配/分散液，呈液态，如：乙二醇钛纳米颗粒的乙二醇分散液(其中引入了调色剂如醋酸钴)、引入P、S、N等杂化成分的钛酸酯/乙二醇混合液、钛磷络合物的乙二醇分散液或钛-锂复配物的乙二醇分散液，上述催化剂的长期稳定性和分散性能不佳，因此其在运输和储存过程中会发生团聚和颗粒变大现象，还会因水解而影响催化活性，容易变质，更会在合成聚酯的高温下发生更大程度的水解反应而破坏催化剂的催化活性；2)催化剂的固体粉末，通过应用时配制乙二醇分散液引入聚酯合成体系，一般会通过引入一定比例的Si元素调控钛元素的催化活性，且设计颗粒尺寸为微米级，以抑制颗粒的团聚，但上述催化剂仍存在下述缺点：其一，因为在引入其他元素如Si元素的化合物时无疑会进一步增加固体催化剂的粒径，催化剂粒径较大，分散性不佳；其二，为了改善固体类催化剂的分散效果，其表面改性等方法，工艺复杂，成本较高；其三，其在合成聚酯的高温下会发生大程度的水解反应而破坏催化剂的催化活性。

因此，研究一种分散性好且既可以在酯化反应阶段加入也可以在缩聚反应阶段加入的钛系催化剂，进而由其制备得到水溶性聚酯的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的催化剂分散性差以及只能在缩聚反应阶段加入的缺陷，提供一种水溶性聚酯的制备方法，通过采用聚合度为5～30的聚酯预聚体包裹催化剂，有效避免了团聚；本发明的聚酯预聚体为制备聚酯高聚物的中间体，其与高聚物合成的中间体系有着本征的良好相容性，因此其在聚酯合成过程中能呈现出高分散性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水溶性聚酯的制备方法，先将PTA、EG、SIPE(间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠)和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行酯化反应，再向其中加入PEG后依次进行酯化反应和缩聚反应制得水溶性聚酯；

酯化产物是通过将PTA、EG、SIPE(间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠)和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行酯化反应得到的；

聚酯钛系催化剂复合材料体系主要由聚合度为5～30的聚酯预聚体以及分散在聚酯预聚体中的片状钛系聚酯催化剂组成。

采用传统聚合工艺制备水溶性聚酯时，催化剂由于分散性能不佳在加入反应釜之前往往容易发生团聚，导致影响催化活性，容易变质，为了避免催化剂团聚，一般采用的方法为通过引入一定比例的Si元素调控钛元素的催化活性，且设计颗粒尺寸为微米级，以抑制颗粒的团聚，然而这些方法存在以下问题：

1)因为在引入其他元素如Si元素的化合物时无疑会进一步增加固体催化剂的粒径，催化剂粒径较大，分散性不佳；2)为了改善固体类催化剂的分散效果，其表面改性等方法，工艺复杂，成本较高；3)其在合成聚酯的高温下会发生大程度的水解反应而破坏催化剂的催化活性；

本发明通过采用聚合度为5～30的聚酯预聚体包裹催化剂，有效避免了团聚，解决了上述问题，聚酯预聚体的熔点较高，在聚酯合成过程中，其只会在较高温度下熔融而释放出催化剂，从而可避免其在运输或储存中过程中的二次团聚现象，同时本发明的聚酯预聚体为制备聚酯高聚物的中间体，其与高聚物合成的中间体系有着本征的良好相容性，因此其在聚酯合成过程中能呈现出高分散性；

此外，采用传统聚合工艺制备聚酯时，催化剂一般是在酯化反应结束后加入到预缩聚釜中的，主要原因是在高温的酯化反应及其生成水的作用下，易于水解而使得催化活性降低乃至丧失，然而催化剂虽然主要发挥的是缩聚催化作用，但是其自身还具有酯化催化作用，在酯化反应结束后加入使得不能发挥酯化催化作用，不能充分发挥催化剂的效用；

本发明的催化剂既可以在酯化反应阶段加入，也可以在酯化反应后加入，既能发挥酯化催化作用，也能发挥缩聚催化作用，主要原因是本发明的催化剂为片状钛系聚酯催化剂，其具有优良的耐水解性能，其表面包裹的聚合度为5～30的聚酯预聚体能够在其加入聚合体系之前避免催化剂的团聚，解决分散性差的问题，同时能够在酯化反应过程中熔融，释放出催化剂，使其能够发生酯化催化作用。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，具体步骤如下：

(1)将PTA、EG、SIPE和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行第一酯化反应得到第一酯化产物，第一酯化反应在氮气氛围下进行，压力为100～400KPa，温度为239～242℃，时间为2～2.5h；

(2)将第一酯化产物和PEG混合后进行第二酯化反应得到第二酯化产物，第二酯化反应的压力为10～100KPa，温度为242～252℃，时间为2～2.5h；

(3)将第二酯化产物进行预缩聚反应得到预缩聚物，预缩聚反应的压力为100～0.1KPa，温度为252～256℃，时间为1～1.5h；

(4)将预缩聚物进行终缩聚反应得到水溶性聚酯熔体，终缩聚反应的压力为150～200Pa，温度为256～262℃，时间为1.5～2h；

(5)将水溶性聚酯熔体进行冷却和切粒制得水溶性聚酯切片。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，步骤(1)中，PTA和EG的摩尔比1:1.1～1:1.6，SIPE的加入量为水溶性聚酯理论质量的11～16wt％，以钛元素的质量计，第一酯化反应过程中聚酯钛系催化剂复合材料体系中含有的片状钛系聚酯催化剂的加入量相当于水溶性聚酯理论质量的3～8ppm；传统工艺中，钛系催化剂因为自身分散性和不耐水解的问题以及SIPE中的磺酸基团的存在，加入量相当于水溶性聚酯理论质量的20ppm左右，对比可以看出，本发明显著降低了催化剂的加入量，主要原因是本发明的聚酯钛系催化剂复合材料只会在较高温度下熔融而释放出钛系催化剂，因而能够减小乃至避免储存运输过程中含有的水引起的钛系催化剂水解反应，同时本发明催化剂为片状钛系聚酯催化剂，其具有优良的耐水解性能，能够避免酯化反应产生的水引起的水解反应；

步骤(2)中，PEG的分子量为600～2000，PEG的加入量为第一酯化产物质量的3～5％；

步骤(4)中，水溶性聚酯熔体的特性粘度为0.45～0.55dL/g，传统工艺制得的聚酯切片的特性粘度一般为0.4～0.42dL/g，本发明制得的聚酯切片的特性粘度较高，主要原因是由于聚酯预聚体为制备聚酯切片的中间体，其与合成的聚酯切片的中间体系有着本征的良好相容性，因此避免了其发生团聚，保证了聚酯催化剂的高分散性和高活性；从水溶性聚酯熔体中取样得到的水溶性聚酯树脂的色度L值为86～90，b值为5～6，传统工艺制得的聚酯切片的色度L值一般为78～84，b值一般为1～5，本发明相对于传统工艺显著提高了聚酯切片的色度L值和b值，主要原因是本发明的催化剂抑制了更多的副反应产生；

步骤(5)中，1g水溶性聚酯切片在温度为75～85℃且体积为1mL的水中的溶解时间为20～30min，现有技术制得的相同规格的水溶性聚酯切片在75～85℃的水中的溶解时间为20～90min，对比可以看出，本发明制得的水溶性聚酯切片具有更快的溶解速度，主要原因是市场上PET合成加入了间苯二甲酸-5-磺酸钠,引入亲水性磺酸盐，但是磺酸基团会与钛系催化剂进行反应，不仅增加催化剂用量，还使磺酸基团数目减少。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，所述聚酯预聚体中还含有稳定剂和调色剂，聚酯钛系催化剂复合材料体系中片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂的质量含量分别为0.5～20wt％、5～15wt％和0.5～8wt％。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，所述片状钛系聚酯催化剂的结构通式为Ti_x(ORO)_y(OOC₆C₄H₄COO)_zH₄，其中R为C₂～C₄的烷基，z≥1，y+z＝2x+2，x＝4，片状钛系聚酯催化剂的形貌为片层结构，片层厚度在100～200nm之间；

所述片状钛系聚酯催化剂的制备方法为：以对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、钛酸酯和二元脂肪醇为原料，在温度为150～280℃且压力为0.01～0.4MPa的条件下分阶段进行反应，具体包括在温度为150～250℃的条件下控温反应0.5～2.0h后，升温至200～280℃继续反应，在酯化或酯交换程度达到70％～90％时终止反应，趁热过滤，所得固体产物经粉碎研磨制得片状钛系聚酯催化剂；

所述对苯二甲酸酯为对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸双羟乙酯、对苯二甲酸双羟丙酯或对苯二甲酸双羟丁酯；所述钛酸酯为钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯或钛酸乙酯；所述二元脂肪醇为乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇；

所述稳定剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三异丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三丙辛酯、磷酸和亚磷酸中的一种以上；

所述调色剂为蓝度剂(例如美国伊斯曼化工OB-1、德国克莱恩公司溶剂蓝45、德国Ciba Irganox 1425、德国Ciba Irgamod 195)或红度剂(例如美国普立万OnColorEdgeglo、德国clariant公司Red GFP)。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法为：将聚合度为5～30的固态聚酯预聚体与片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂熔融共混后冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，熔融共混的温度为100～270℃，时间为1.5～6h。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法为：向聚合度为5～30的聚酯预聚体熔体中加入添加剂或添加剂的二元醇分散液后，经搅拌均匀和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，所述添加剂为片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂，片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂可以都采用直接加入的方式，也可以都采用在二元醇中分散后再加入的方式，还可以部分采用直接加入的方式，部分采用在二元醇中分散后再加入的方式，上述加入方式都在本发明的保护范围内，采用在二元醇中分散后再加入的方式时，当聚酯预聚体与二元醇的质量比比值>1时，最终产品呈固态；当聚酯预聚体与二元醇的质量比比值在0.5～1之间时，最终产品呈浆状；所述添加剂的二元醇分散液的质量浓度为30～70wt％，所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法为：将A、B和C混合均匀后经酯化反应、预缩聚反应和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，A为二元酸或二元酸酯，B为二元醇，C为添加剂或添加剂的二元醇分散液，添加剂为片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂，片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂可以都采用直接加入的方式，也可以都采用在二元醇中分散后再加入接着补齐剩余的二元醇的方式，还可以部分采用直接加入的方式，部分采用在二元醇中分散后再加入的方式，上述加入方式都在本发明的保护范围内。现有技术中的聚酯合成过程中片状钛系聚酯催化剂、稳定剂、调色剂在酯化反应前加入，其会经历温度、压力等体系环境的变化，有可能会相互之间或者与制备聚酯的反应单体之间发生物理化学反应，从而引起其催化活性的变化。本发明先将片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂在预聚体的合成过程中引入制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，再将其引入聚酯的反应体系中，由于预聚体的合成工艺类似于聚酯合成的酯化和缩聚反应，经预聚体的酯化和预缩聚反应后，聚酯钛系催化剂复合材料体系的催化活性和效率在用作聚酯催化剂时的稳定性可进一步提高；所述酯化反应在氮气氛围下进行，压力为100～400KPa，温度为180～260℃，时间为2～2.5h；所述预缩聚反应的压力为100～10KPa，温度为260～270℃，时间为10～30min。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，B和C中的二元醇的摩尔量之和与A的摩尔比为1～2:1，B和C中的二元醇的摩尔量之和与A的摩尔比比值在1～1.5之间时，最终产品呈固态，B和C中的二元醇的摩尔量之和与A的摩尔比比值大于1.5时，最终产品呈浆状；B与所述添加剂的二元醇分散液中的二元醇相同，所述添加剂的二元醇分散液的质量浓度为35～70wt％，片状钛系聚酯催化剂的质量占B和C中的二元醇的质量之和的10～20％。

如上所述的一种水溶性聚酯的制备方法，所述二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸或间苯二甲酸-5-磺酸钠，所述二元酸酯为对苯二甲酸二甲酯，所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。

有益效果：

(1)本发明的一种水溶性聚酯的制备方法，通过采用聚合度为5～30的聚酯预聚体包裹催化剂，有效避免了团聚，催化剂具有较好的分散性；

(2)本发明的一种水溶性聚酯的制备方法，催化剂为片状钛系聚酯催化剂，其具有优良的耐水解性能，既可以在酯化反应前加入，也可以在酯化反应后加入，可以同时发挥酯化催化和缩聚催化作用；

(3)本发明的一种水溶性聚酯的制备方法，聚酯预聚体为制备聚酯高聚物的中间体，其与高聚物合成的中间体系有着本征的良好相容性，在聚酯合成过程中能呈现出高分散性；

(4)本发明的一种水溶性聚酯的制备方法，工艺简单，成本可行，应用前景良好。

附图说明

图1为本发明实施例7的聚酯钛系催化剂复合材料体系的红外光谱图(FTIR谱图)。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种片状钛系聚酯催化剂的制备方法，将摩尔比为1:1.5:0.01的对苯二甲酸、乙二醇和钛酸正丁酯混合后，在温度为150℃且压力为0.01MPa的条件下反应0.5h后，升温至200℃继续反应至酯化程度达到70％时终止反应，趁热过滤，再经粉碎研磨制得平均粒径为0.5μm的片状钛系聚酯催化剂。

实施例2～6

一种片状钛系聚酯催化剂的制备方法，将摩尔比为AT的BT、CT和DT混合后，在温度为ET且压力为FT的条件下反应GT后，升温至HT继续反应至酯化程度达到IT时终止反应，趁热过滤，再经粉碎研磨制得平均粒径为JT的片状钛系聚酯催化剂。

实施例7

一种聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法，首先向聚合度为5～8的聚酯预聚体(对苯二甲酸乙二醇酯预聚体)熔体中加入质量浓度为30wt％的片状钛系聚酯催化剂的乙二醇分散液，然后经搅拌均匀和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，片状钛系聚酯催化剂由实施例1制得，聚酯钛系催化剂复合材料体系体中片状钛系聚酯催化剂的质量含量为20wt％。

将0.1g聚酯钛系催化剂复合材料体系分散于30mL水，在70℃下加热搅拌3h后，将残余固体用无水乙醇洗涤、烘干，再对样品进行FTIR表征，如图1所示，从图中可以看出，本发明中的聚酯钛系催化剂复合材料体系样品在热水处理后，结晶结构和特征基团都没有太大的变化，FTIR图也显示在2924cm^-1、2854cm^-1左右的CH₂振动峰消失，说明样品在水中有较好的稳定性，同时上述实施例中并未加入稳定剂和调色剂，因此，由聚合度为3～8的聚酯预聚体和片状钛系聚酯催化剂组成的聚酯钛系催化剂复合材料体系自身具有优良的稳定性。

实施例8～12

一种聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法，首先向聚合度为AN的聚酯预聚体(对苯二甲酸乙二醇酯预聚体)熔体中加入BN，然后经搅拌均匀和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，BN包含添加剂，添加剂为钛系催化剂、稳定剂和调色剂，聚酯钛系催化剂复合材料体系体中钛系催化剂、稳定剂和调色剂的质量含量为CN、DN和EN。

实施例13

一种聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法，将聚合度为25～30的固态聚酯预聚体(对苯二甲酸乙二醇酯预聚体)与片状钛系聚酯催化剂(催化剂)、磷酸三异丙酯(稳定剂)和德国Ciba Irganox 1425(调色剂)在150℃的温度下熔融共混2h后冷却和粉碎制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，片状钛系聚酯催化剂由实施例2制得，聚酯钛系催化剂复合材料体系中片状钛系聚酯催化剂、磷酸三异丙酯和德国Ciba Irganox 1425的质量含量分别为18wt％、5wt％和4wt％。

实施例14～19

一种聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法，将聚合度为AS的固态聚酯预聚体(对苯二甲酸乙二醇酯预聚体)与钛系催化剂、稳定剂和调色剂在BS的温度下熔融共混CS后冷却和粉碎制得固态聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，聚酯钛系催化剂复合材料体系中钛系催化剂、稳定剂和调色剂的质量含量分别为DS、ES和FS。

实施例20～24

一种聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法，将A、B和C混合均匀后经酯化反应、预缩聚反应和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，A为二元酸(对苯二甲酸、间苯二甲酸或间苯二甲酸-5-磺酸钠)或二元酸酯(对苯二甲酸二甲酯)，B为二元醇，C为添加剂或添加剂的二元醇分散液，添加剂为钛系催化剂、稳定剂和调色剂，B和C中的二元醇的摩尔量之和与A的摩尔比为1～2:1，B与添加剂的二元醇分散液中的二元醇相同(具体为乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇)，添加剂的二元醇分散液的质量浓度为35～70wt％，钛系催化剂的质量占B和C中的二元醇的质量之和的10～20％(D)，酯化反应在氮气氛围下进行，压力为100～400KPa，温度为180～260℃，时间为2.0～2.5h，预缩聚反应的压力为100～10KPa，温度为260～270℃，时间为10～50min，聚酯钛系催化剂复合材料体系中钛系催化剂、稳定剂和调色剂的质量含量分别为0.5～20wt％(E)、5～15wt％(F)和0.5～8wt％(G)。

实施例25～42

采用实施例X制得的聚酯钛系催化剂复合材料体系制备亲水性聚酯，具体步骤如下：

(1)将PTA、EG、SIPE和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行第一酯化反应得到第一酯化产物，第一酯化反应在氮气氛围下进行，压力(P3)为100～400KPa，温度(T3)为239～242℃，时间(t3)为2～2.5h；其中，PTA和EG的摩尔比(摩尔比2)1:1.1～1:1.6，SIPE的加入量为水溶性聚酯理论质量(加入量1)的11～16wt％，以钛元素的质量计，第一酯化反应过程中聚酯钛系催化剂复合材料体系中含有的片状钛系聚酯催化剂的加入量相当于水溶性聚酯理论质量(钛含量)的3～8ppm；

(2)将第一酯化产物和PEG混合后进行第二酯化反应得到第二酯化产物，第二酯化反应的压力(P4)为10～100KPa，温度(T4)为242～252℃，时间(t4)为2～2.5h；其中，PEG的分子量(分子量)为600～2000，PEG的加入量为第一酯化产物质量(加入量2)的3～5％；

(3)将第二酯化产物进行预缩聚反应得到预缩聚物，预缩聚反应的压力(P5)为100～0.1KPa，温度(T5)为252～256℃，时间(t5)为1～1.5h；

(4)将预缩聚物进行终缩聚反应得到水溶性聚酯熔体，终缩聚反应的压力(P6)为150～200Pa，温度(T6)为256～262℃，时间(t6)为1.5～2h；其中，水溶性聚酯熔体的特性粘度为0.45～0.55dL/g，水溶性聚酯树脂的色度L值为86～90，b值为5～6；

(5)将水溶性聚酯熔体进行冷却和切粒制得水溶性聚酯切片，该1g水溶性聚酯切片在温度(T7)为75～85℃且体积为1mL的水中的溶解时间(t7)为20～30min；

实施例25～42对应的参数具体如下表1-2所示。

实施例43

一种水溶性聚酯的制备方法，其步骤与实施例25基本相同，不同之处在于将步骤(1)中的聚酯钛系催化剂复合材料体系及其加入量改为在步骤(2)中加入，其具体的参数见表2。

实施例44

一种水溶性聚酯的制备方法，其步骤与实施例25基本相同，不同之处在于将步骤(1)中的聚酯钛系催化剂复合材料体系及其加入量改为在步骤(3)中加入，其具体的参数见表2。

表1实施例25～34对应的参数

表2实施例35～44对应的参数

Claims (10)

1.一种水溶性聚酯的制备方法，其特征是：先将PTA、EG、SIPE和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行酯化反应，再向其中加入PEG后依次进行酯化反应和缩聚反应制得水溶性聚酯；

聚酯钛系催化剂复合材料体系主要由聚合度为5～30的聚酯预聚体以及分散在聚酯预聚体中的片状钛系聚酯催化剂组成。

2.根据权利要求1所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将PTA、EG、SIPE和聚酯钛系催化剂复合材料体系混合后进行第一酯化反应得到第一酯化产物，第一酯化反应在氮气氛围下进行，压力为100～400KPa，温度为239～242℃，时间为2～2.5h；

(2)将第一酯化产物和PEG混合后进行第二酯化反应得到第二酯化产物，第二酯化反应的压力为10～100KPa，温度为242～252℃，时间为2～2.5h；

(3)将第二酯化产物进行预缩聚反应得到预缩聚物，预缩聚反应的压力为100～0.1KPa，温度为252～256℃，时间为1～1.5h；

(4)将预缩聚物进行终缩聚反应得到水溶性聚酯熔体，终缩聚反应的压力为150～200Pa，温度为256～262℃，时间为1.5～2h；

(5)将水溶性聚酯熔体进行冷却和切粒制得水溶性聚酯切片。

3.根据权利要求2所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，PTA和EG的摩尔比1:1.1～1:1.6，SIPE的加入量为水溶性聚酯理论质量的11～16wt％，以钛元素的质量计，第一酯化反应过程中聚酯钛系催化剂复合材料体系中含有的片状钛系聚酯催化剂的加入量相当于水溶性聚酯理论质量的3～8ppm；

步骤(2)中，PEG的分子量为600～2000，PEG的加入量为第一酯化产物质量的3～5％；

步骤(4)中，水溶性聚酯熔体的特性粘度为0.45～0.55dL/g，水溶性聚酯树脂的色度L值为86～90，b值为5～6；

步骤(5)中，1g水溶性聚酯切片在温度为75～85℃且体积为1mL的水中的溶解时间为20～30min。

4.根据权利要求1所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，所述聚酯预聚体中还含有稳定剂和调色剂，聚酯钛系催化剂复合材料体系中片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂的质量含量分别为0.5～20wt％、5～15wt％和0.5～8wt％。

5.根据权利要求4所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，所述片状钛系聚酯催化剂的结构通式为Ti_x(ORO)_y(OOC₆C₄H₄COO)_zH₄，其中R为C₂～C₄的烷基，z≥1，y+z＝2x+2，x＝4，片状钛系聚酯催化剂的形貌为片层结构；

所述稳定剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三异丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三丙辛酯、磷酸和亚磷酸中的一种以上；

所述调色剂为蓝度剂或红度剂。

6.根据权利要求5所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法为：将聚合度为5～30的固态聚酯预聚体与片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂熔融共混后冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，熔融共混的温度为100～270℃，时间为1.5～6h。

7.根据权利要求5所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法为：向聚合度为5～30的聚酯预聚体熔体中加入添加剂或添加剂的二元醇分散液后，经搅拌均匀和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，所述添加剂为片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂，所述添加剂的二元醇分散液的质量浓度为30～70wt％，所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。

8.根据权利要求5所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，聚酯钛系催化剂复合材料体系的制备方法为：将A、B和C混合均匀后经酯化反应、预缩聚反应和冷却制得聚酯钛系催化剂复合材料体系，其中，A为二元酸或二元酸酯，B为二元醇，C为添加剂或添加剂的二元醇分散液，添加剂为片状钛系聚酯催化剂、稳定剂和调色剂，所述酯化反应在氮气氛围下进行，压力为100～400KPa，温度为180～260℃，时间为2～2.5h；所述预缩聚反应的压力为100～10KPa，温度为260～270℃，时间为10～30min。

9.根据权利要求8所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，B和C中的二元醇的摩尔量之和与A的摩尔比为1～2:1，B与所述添加剂的二元醇分散液中的二元醇相同，所述添加剂的二元醇分散液的质量浓度为35～70wt％，片状钛系聚酯催化剂的质量占B和C中的二元醇的质量之和的10～20％。

10.根据权利要求8所述的一种水溶性聚酯的制备方法，其特征在于，所述二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸或间苯二甲酸-5-磺酸钠，所述二元酸酯为对苯二甲酸二甲酯，所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。

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