CN115926128A - 一种脂肪族-芳香族聚酯组合物、聚酯纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脂肪族‑芳香族聚酯组合物、聚酯纤维及其制备方法和应用。本发明的脂肪族‑芳香族聚酯组合物包含如下组分：i)基于脂肪族和芳香族二羧酸以及脂肪族二羟基化合物的脂肪族‑芳香族聚酯；ii)钛元素，基于脂肪族‑芳香族聚酯组合物的重量计，钛元素的含量为55～88ppm，所述脂肪族‑芳香族聚酯组合物根据标准DIN EN 12634‑1998，酸值≤0.84mg KOH/g。本发明的脂肪族‑芳香族聚酯组合物不仅具有低黄色指数，着色性能好，且有效提升了抗水解性能，可以广泛应用于聚酯纤维领域。
Description
技术领域
本发明涉及聚酯组合物技术领域，更具体地，涉及一种脂肪族-芳香族聚酯组合物、聚酯纤维及其制备方法和应用。
背景技术
随着高分子材料的快速发展，在其重要性日益凸显的同时，人们也发现了它的不足之处，即大部分合成的高分子材料在自然界中难以降解，造成了“白色污染”。作为人类生产和生活必不可少的纤维材料，其废弃物也倍受关注，尤其是人工合成的传统化学纤维，如PET纤维、PBT纤维，难以降解，已成为新的污染源。可生物降解材料制备的纤维制品，在微生物的作用下，可分解为二氧化碳和水，对环境无害，成为替代传统化学纤维材料的不二选择。
聚酯材料加工成纤维过程中，通常需要对其进行着色，为了便于着色，通常要求聚酯材料具有较低的黄色指数，以脂肪族二羧酸如己二酸，芳香族二羧酸如对苯二甲酸，和脂肪族二羟基化合物如1,4-丁二醇获得的脂肪族-芳香族聚酯是现有技术已知的。合成脂肪族-芳香族聚酯时，常用的催化剂包括锡化合物、锑化合物、钴化合物、铅化合物、锌化合物、铝化合物或钛化合物，最优选为钛化合物。钛化合物，例如钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯，相对于其他化合物的优势是残留在产品或下游产品中的残留量的毒性小。这种性质在可生物降解聚酯中尤为重要，因为含有它们的制品废弃后会直接进入环境中。然而，已经发现，当使用己二酸，且同时使用钛化合物作为催化剂时，所得到的脂肪族-芳香族聚酯通常呈现黄色至红色的颜色，难以满足纤维制品对色泽的需求。
为了改善脂肪族-芳香族聚酯的色泽，现有技术公开了一种脂肪族-芳香族聚酯的制备方法，通过在聚合过程中(步骤ii和步骤iii之间)加入0.03重量％至0.04重量％的磷化合物，得到了一种白度指数至少25的脂肪族-芳香族聚酯。磷化合物作为钛催化剂的钝化剂，在一定程度上弱化钛催化剂的活性，导致所得脂肪族-芳香族聚酯酸值较高(1.1至1.4mg KOH/g)，进而使得脂肪族-芳香族聚酯的抗水解性能降低。因此，需要开发一种同时具有较低的黄色指数和较佳的抗水解性能的生物可降解聚酯。
发明内容
本发明的目的是克服现有生物可降解聚酯无法同时具有较低黄色指数和较佳抗水解性能的缺陷和不足，提供一种脂肪族-芳香族聚酯组合物，脂肪族-芳香族聚酯组合物不仅具有低黄色指数YI值，且具有较佳的抗水解性能。
本发明的另一目的在于提供一种脂肪族-芳香族聚酯组合物的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种聚酯纤维，该聚酯纤维以本发明所述的脂肪族-芳香族聚酯组合物为基础树脂。
本发明的又一目的在于提供一种聚酯纤维的制备方法。
本发明的又一目的在于提供一种聚酯纤维在口罩、服装中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，该组合物包含如下组分：
i)基于脂肪族和芳香族二羧酸以及脂肪族二羟基化合物的脂肪族-芳香族聚酯，所述脂肪族-芳香族聚酯中至少包含如下组分：
A)二羧酸组分：
a1)基于a1)和a2)的总摩尔量计，46.2～49.5mol％的芳香族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
a2)基于a1)和a2)的总摩尔量计，50.5-53.8mol％的脂肪族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
其中组分a1)和a2)的摩尔百分比总和为100％；
和B)二羟基化合物组分：
b1)至少与组分A等摩尔量的具有C2-C6脂肪族链烷二醇，或其混合物；
b2)基于组分A和b1总重量计，0～3wt％的含有至少三个官能团的化合物；
ii)钛元素，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，钛元素的含量为55～88ppm，
所述脂肪族-芳香族聚酯组合物根据标准DIN EN 12634-1998，酸值≤0.84mgKOH/g。
根据标准ASTM E313-73，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物的黄色指数YI值≤23。
所述脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48h，水煮后脂肪族-芳香族聚酯组合物粘数保持率η≥65％，表明其具有良好的抗水解性能，
η＝η1/η0
其中，
η1代表脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48小时后的粘数，
η0代表脂肪族-芳香族聚酯组合物水煮前的粘数。
具体地，脂肪族-芳香族聚酯组合物的抗水解性能评估按照如下方式进行：
1)将脂肪族-芳香族聚酯组合物样品在80℃条件下除湿干燥4小时，根据标准GB/T17931-1999测试其水煮前的初始粘数η0；
2)将脂肪族-芳香族聚酯组合物样品置于60℃水浴中水煮48小时；
3)48小时后，将脂肪族-芳香族聚酯组合物样品取出，转移到干燥器中，在环境温度下储存24小时，以实现样品内部的平衡条件；
4)达到平衡后，样品在80℃条件下除湿干燥4小时，根据标准GB/T17931-1999测试其水煮48小时后的粘数η1。
以已二酸为原料，且同时使用钛化合物作为催化剂时，所得到的脂肪族-芳香族聚酯通常呈现黄色至红色的颜色。脂肪族-芳香族聚酯组合物中钛元素含量过高，会影响脂肪族-芳香族聚酯组合物的颜色，黄色指数YI值过高，且过高的钛元素含量还会弱化肪族-芳香族聚酯组合物的抗水解性能。此外，合成脂肪族-芳香族聚酯过程中，如果钛元素添加量超过一定范围，脂肪族-芳香族聚酯的热分解反应(逆向反应)也会因为钛元素添加量的增加而加剧，导致产品颜色发黄。当钛元素含量过低时，聚合反应停留时间过长，不利于降低脂肪族-芳香族聚酯的酸值，无法得到低酸值脂肪族-芳香族聚酯组合物，高的酸值也会进一步弱化脂肪族-芳香族聚酯组合物的抗水解性能。同时，高酸值也会促使脂肪族-芳香族聚酯聚合过程中的热分解反应进一步恶化，导致产品颜色发黄。
其中，需要说明的是：本发明的钛元素可以来自于钛化合物，例如可以为钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯，也可以来自于聚合过程中额外添加的其他含钛化合物。
在具体实施方式中，优选地，所述A)二羧酸组分包含如下组分：
a1)基于a1)和a2)的总摩尔量计，47.3～48.8mol％的芳香族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
a2)基于a1)和a2)的总摩尔量计，51.2～52.7mol％的己二酸或其酯的衍生物，或其混合物；
其中组分a1)和a2)的摩尔百分比总和为100％。
在具体实施方式中，上述a1)中芳香族二羧酸可以为具有8～20个碳原子、优选8～12个碳原子的芳香族二羧酸，例如可以为：例如可提及的有，对苯二甲酸、间苯二甲酸、2，6-萘甲酸和1，5-萘甲酸，及其形成酯的衍生物，在此特别提到的是二-C1-C6烷基酯，如二甲基、二乙基、二正丙基、二异丙基、二正丁基、二异丁基、二叔丁基、二正戊基、二异戊基或二正己基酯。这些二羧酸a1的酸酐同样也是合适的形成酯的衍生物。
所述芳香族二羧酸或其形成酯的衍生物a1可以单独使用或以两种或更多种的混合物使用。特别优选地使用对苯二甲酸或其形成酯的衍生物，如对苯二甲酸二甲酯。
在具体实施方式中，上述a2)为己二酸或其酯的衍生物，或其混合物，
所述酯的衍生物可提及的有，特别是二-C1-C6烷基酯，如二甲基、二乙基、二正丙基、二异丙基、二正丁基、二异丁基、二叔丁基、二正戊基、二异戊基或二正己基酯。也可以使用所述二羧酸的酸酐。
本发明中二羧酸或其形成酯的衍生物可以单独使用或以两种或更多种的混合物形式使用。
二羟基化合物组分b1通常选自具有2～6个碳原子的支链或直链的脂肪族链烷二醇。合适的脂肪族链烷二醇的实例有：乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2，4-二甲基-2-乙基-1，3-己二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇，特别是乙二醇、1，3-丙二醇，1，4-丁二醇。特别优选为1，4-丁二醇，特别是与作为组分a2)的己二酸的组合。还可以使用不同脂肪族链烷二醇的混合物。
组分b2)优选地包括具有至少三个官能团的化合物。特别优选的化合物具有3～6个羟基。可提及的实例有：酒石酸、柠檬酸、苹果酸、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、聚醚三醇、甘油、1,3,5-苯三酸，1,2,4-苯三酸，1,2,4-苯三酸酐、1,2,4,5-苯四酸和苯均四酸二酐。优选多元醇，如三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油，特别优选甘油。
组分b2)的用量，基于组分A)和b1)总重量计，更优选为0.02～1wt％，特别优选为0.08～0.60wt％。
本发明所述的脂肪族-聚酯组合物还可以包括作为链增长剂使用的组分C)，所述组分C)选自，
c1)异氰酸酯，
c2)过氧化物，
c3)环氧化物，
c4)噁唑啉、噁嗪、己内酰胺和/或碳二亚胺
本发明的c1)组分中异氰酸酯可使用芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯，例如芳香族二异氰酸酯可以为甲苯2，4-二异氰酸酯、甲苯2，6-二异氰酸酯、二苯甲烷2，2’-二异氰酸酯、二苯甲烷2，4’-二异氰酸酯、二苯甲烷4，4’-二异氰酸酯、萘1，5-二异氰酸酯或二甲苯二异氰酸酯。
其中，特别优选使用二苯甲烷2，2’-、2，4’-或4，4’-二异氰酸酯作为组分c1)。
还可使用的异氰酸酯包括带有三个环的三(4-异氰酸根合-苯基)甲烷。该多核芳香族二异氰酸酯例如可在生产带有一个或两个环的二异氰酸酯的过程中形成。
对于本发明而言，脂肪族二异氰酸酯可以为含2～20个碳原子，优选3～12个碳原子的任何直链或支链的亚烷基二异氰酸酯或亚环烷基二异氰酸酯，例如可以为：六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或亚甲基二(4-异氰酸根合环己烷)。
特别优选的脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基-1，6-二异氰酸酯。
组分c1)的用量，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物总重量计，可以为0.05～2wt％，特别优选为0.1～1.5wt％。
本发明的过氧化物(组分c2)可以为如下化合物中的一种或几种的混合物：
苯甲酰过氧化物、1,1-二(叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷、1，1-二(叔丁基过氧基)甲基环十二烷、4，4-二(丁基过氧基)戊酸正丁酯、过氧化二枯基、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧化二丁基、α，α-二(叔丁基过氧基)二异丙基苯、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己-3-炔和叔丁基过氧化枯烯。
组分c2)的用量，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物总重量计，可以为0.1～2wt％，特别优选为0.2～1wt％。
本发明的环氧化物(组分c3)，可以为：二缩水甘油基醚、六亚甲基二缩水甘油基醚、山梨糖醇二缩水甘油基醚、聚甘油聚缩水甘油基醚、季戊四醇聚缩水甘油基醚、二甘油聚缩水甘油基醚、甘油聚缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油基醚、间苯二酚二缩水甘油基醚、新戊二醇二缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、二甘醇二缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、双丙甘醇二缩水甘油基醚、聚丙二醇二缩水甘油基醚和聚丁二醇二缩水甘油基醚、基于苯乙烯、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯包含环氧基的共聚物中的一种或几种。
组分c3)的用量，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物总重量计，可以为0.1～2wt％，优选为0.2～1wt％。
本发明的组分c4)可以为桥连部分为单键(CH2)z-亚烷基的二噁唑啉和二噁嗪，其中z＝2、3或4，如亚甲基、乙-1，2-二基、丙-1，3-二基、丙-1，2-二基或亚苯基。
组分c4)中二噁唑啉可以优选为2，2′-二(2-噁唑啉)、二(2-噁唑啉基)甲烷、1，2-二(2-噁唑啉基)乙烷、1，3-二(2-噁唑啉基)丙烷或1，4-二(2-噁唑啉基)丁烷，特别是1，4-二(2-噁唑啉基)苯、1，2-二(2-噁唑啉基)苯或1，3-二(2-噁唑啉基)苯。
二噁嗪优选为2，2′-二(2-二噁嗪)、二(2-二噁嗪基)甲烷、1，2-二(2-二噁嗪基)乙烷、1，3-二(2-二噁嗪基)丙烷或1，4-二(2-二噁嗪基)丁烷，特别是1，4-二(2-二噁嗪基)苯、1，2-二(2-二噁嗪基)苯或1，3-二(2-二噁嗪基)苯。
碳二亚胺可以为：N，N′-二-2，6-二异丙基苯基碳二亚胺、N，N′-二-邻-甲苯基碳二亚胺、N，N′-二苯基碳二亚胺、N，N′-二辛基癸基碳二亚胺、N，N′-二-2，6-二甲基苯基碳二亚胺、N-甲苯基-N′-环己基碳二亚胺、N，N′-二-2，6-二-叔丁基苯基碳二亚胺、N，N′-二-2，4，6-三异丁基苯基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、二甲基碳二亚胺、二异丁基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、叔-丁基异丙基碳二亚胺、二-β-萘基碳二亚胺和二-叔-丁基碳二亚胺。
组分c4)的用量，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物总重量计，可以为0.1～2wt％，优选为0.2～1wt％。
所述脂肪族-芳香族聚酯组合物中，组分i)，特别优选脂肪族-芳香族聚酯包括：作为芳香族二羧酸(组分a1)：对苯二甲酸或其酯的衍生物，或其混合物；作为脂肪族二羧酸(组分a2)：己二酸或其酯的衍生物，或其混合物；作为二羟基化合物组分(组分b1)：1，4-丁二醇；作为组分b2)：甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷，以及作为组分c1)：六亚甲基-1，6-二异氰酸酯。
在具体实施方式中，优选地，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，所述钛元素的含量为63～81ppm。
优选地，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物根据标准DIN EN 12634-1998，酸值≤0.78mg KOH/g。
优选地，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物根据标准ASTM E313-73，黄色指数YI值≤19。
优选地，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48小时，水煮后脂肪族-芳香族聚酯组合物粘数保持率η≥72％。
优选地，根据标准ISO 1133-2-2011，在190℃，2.16kg条件下测得所述脂肪族-芳香族聚酯组合物的熔融指数为1.0～22.0g/10min，进一步优为2.0～10.0g/10min。
同时，本发明的脂肪族-芳香族聚酯组合物还具有可生物降解性。
对于本发明而言，如果一种物质或物质的混合物显示出，如DIN EN 13432中定义的，至少90％的生物降解百分比程度，则该物质或物质的混合物即具有“可生物降解”的特征。
生物降解通常导致聚酯或聚酯混合物在一段合理的考察时段内分解。降解可通过酶促、水解或氧化途径，和/或通过暴露于电磁辐射如紫外辐射而发生，最常通过暴露于微生物如细菌、酵母、真菌和藻类而引起。通过将聚酯和堆肥混合并储存一段特定的时间，可生物降解性可以被量化。例如，根据DIN EN 13432，在堆肥过程中，在熟化的堆肥中通入无CO2的空气，并使堆肥经过一个特定的温度过程。此处，可生物降解性被定义为用样本释放的CO2的净量(减去没有样本的堆肥释放的CO2的量后)与样本所能释放的CO2的最大量(由样本中的碳含量计算)的比值表示的生物降解百分比程度。
在ASTM D5338和ASTM D6400中描述了确定可生物降解性的其它方法。
本发明还具体保护一种所述脂肪族-芳香族聚酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
将组分A与组分B混合，加入或不加入钛催化剂混合生成一种糊状物，再进行如下操作，
步骤i)，将该糊状物与全部或部分钛催化剂进行酯化或酯交换反应，直至酯化或酯交换产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为12～21ml/g；
步骤ii)，将步骤i)中获得的酯化或酯交换产物进行预缩聚反应，至其预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为36～52ml/g；
步骤iii)，将步骤ii)中获得的预聚物进行缩聚反应，至其终聚产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为145-203ml/g；
步骤iv)，将步骤iii)的终聚产物进行切片，得到的聚酯颗粒，再与四氢呋喃水溶液进行接触处理，得到所述脂肪族-芳香族聚酯组合物。
其中，需要说明的是：
本发明脂肪族-芳香族聚酯组合物的制备方法中，根据GB/T 17931-1999测定粘数的具体操作如下：
产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数。
优选地，在步骤i)中，将组分A二羧酸酸组分和组分B二羟基化合物组分在预备步骤中混合。通常被混合的物质为：
1.0mol当量的由脂肪族和芳香族二羧酸或其酯组成的混合物(组分A)，1.2至2.4mol当量、优选1.3至1.8mol当量的C2-C6脂肪族链烷二醇(组分b1)，和基于组分A)和b1)总重量计，优选地为0至3wt％，更优选地为0.02至1wt％，特别优选地为0.08至0.60wt％含有至少三个官能团的化合物b2。
所述催化剂可以是锡化合物、锑化合物、钴化合物、铅化合物、锌化合物、铝化合物或钛化合物，更优选为锌化合物、铝化合物或钛化合物，最优选为钛化合物。
进一步地，本发明的制备方法中钛催化剂的用量为步骤iii)中终聚产物质量的0.001～1wt％，优选为0.03～0.2wt％，优选步骤i)中催化剂的加入量为总催化剂用量的50～80％。控制催化剂的加入量，可以使后续加工过程更稳定。
钛催化剂可以为钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯，相对于其他化合物残留在产品或下游产品中的残留量的毒性小，这种性质在可生物降解聚酯中尤为重要，因为它们会以堆肥袋或覆盖膜的形式直接进入环境中。
同时，在步骤i)中，酯化反应的温度可以为180～260℃、优选220～250℃，反应压力为40～120KPa，优选60～90KPa。
步骤i)可以在一个混合装置，如带搅拌的立式反应釜中进行，保留时间为2～6h，优选3～5h。
步骤ii)中，将步骤i)酯化反应获得的液体与剩余的催化剂一起，加入预缩合反应的反应器中，反应温度为235～260℃，优选240～250℃，压力为600～3000Pa，优选800～2100Pa。典型的保留时间为2～6h，优选3～4h。
步骤i)、ii)、iii)可在同一种钛催化剂下进行。
在步骤iii)中，如果需要，可以将一种其他含钛化合物加入反应体系，可用的其他含钛化合物为四氯化钛、钛酸亚铁、偏钛酸钡中的一种或其混合物，含钛化合物的加入量可以为0～0.06wt％，优选为0.001～0.04wt％，基于步骤iii)之后的终聚产物的量计。
步骤iii)所述缩聚过程发生在转盘式反应器或笼形反应器的反应器中，缩聚的反应温度优选为235～260℃，优选240～250℃，压力为50～600Pa，优选100～300Pa，典型的保留时间优选为2～6h，优选为3～5h。
优选地，步骤iii)之后，步骤iv)之前，将终聚产物使用链增长剂进行步骤iii-1)所述的扩链反应。
所述扩链反应具体操作如下：
步骤iii-1)，在步骤iii)结束后，将步骤iii)所得终聚产物加入双螺杆挤出机中，或加入静态混合器中，加入终聚产物质量0.05～2wt％，特别优选地为0.1～1.5wt％的链增长剂于195～225℃的下反应5～12min，得到链增长产物，其根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为163～232mL/g。
在具体实施方式中，所述链增长剂为异氰酸酯、过氧化物、环氧化物和噁唑啉、噁嗪、己内酰胺和/或碳二亚胺中的一种或几种。
所述链增长剂例如可以为：甲苯2，4-二异氰酸酯、甲苯2，6-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
进一步优选地，所述链增长剂为六亚甲基-1，6-二异氰酸酯，其用量为链增长产物重量的0.1～1.5wt％。
为了进一步改善脂肪族-芳香族聚酯组合物的黄色指数和抗水解性能，可以进行步骤iv)。步骤iv)，四氢呋喃水溶液中四氢呋喃的重量含量为10～65wt％，优选为25～45wt％。四氢呋喃水溶液中四氢呋喃含量较高时，残留在聚酯颗粒中的四氢呋喃含量较高，四氢呋喃水溶液中四氢呋喃含量较低时，无法有效的达到洗脱效果，聚酯组合物黄色指数和抗水解性能改善不明显。
进一步优选地，所述步骤iv)中接触处理温度为20～65℃，更优选为35℃～55℃。
进一步优选地，所述步骤iv)中接触处理时间为2～20h，更优选为5～16h，进一步优选为8～12h。
优选地，所述步骤iv)中聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比为1:1～1:10。
更进一步优选地，所述步骤iv)中聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比为1:2～1:5。
聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的接触处理温度、时间以及聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比均会影响最终的洗脱效果，影响制备得到的脂肪族-芳香族聚酯组合物的黄色指数和抗水解性能。
接触温度过高则四氢呋喃挥发较快，损耗较多，接触温度过低则无法有效的达到洗脱效果，聚酯组合物黄色指数与抗水解性能改善不明显。
接触时间过长，残留在聚酯组合物中的四氢呋喃含量过多；接触时间过短，则无法有效的达到洗脱效果，聚酯组合物黄色指数与抗水解性能改善不明显。
聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比过高，虽然能有效提升洗脱效果，但是需要耗费的溶剂较多，产生的废液多，经济效益低，且残留在聚酯组合物中的四氢呋喃含量过多；聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比过低，无法实现聚酯颗粒在溶液中的均匀分散，洗脱效果不均匀，且洗脱效果较差，聚酯组合物黄色指数与抗水解性能改善不明显。
本发明的脂肪族-芳香族聚酯组合物中还包含少量的四氢呋喃，四氢呋喃主要来源于三部分，一部分源于聚酯合成过程中，1,4-丁二醇分解产生的四氢呋喃；一部分源于聚合过程中，由于热分解而发生的聚酯末端基团的“咬合”，第三部分源于步骤iv)所述接触处理工序中，四氢呋喃水溶液的残留。残留在聚酯颗粒中的四氢呋喃是本发明不希望得到的，原则上残留在聚酯颗粒中的四氢呋喃含量越低越好。
四氢呋喃含量的降低可以通过控制步骤i)、ii)、iii)的反应温度、反应压力等方式来实现，或者优化控制步骤iv)中的接触处理条件来实现，例如优化四氢呋喃水溶液的浓度，接触处理的温度和时间，接触处理的固液比等。步骤i)、ii)、iii)的反应温度过低往往导致聚合时间过长，难以得到低酸值聚酯，反应压力过低则对设备要求较高，需要较大的资金投入。步骤iv)中接触处理条件也需要同时考虑洗脱效果，考虑对聚酯产物的色泽和抗水解性能的改善效果。
通过本发明所述制备方法制备的脂肪族-芳香族聚酯组合物，该组合物包含如下组分：
i)基于脂肪族和芳香族二羧酸以及脂肪族二羟基化合物的脂肪族-芳香族聚酯，所述脂肪族-芳香族聚酯中至少包含如下组分：
A)二羧酸组分：
a1)基于a1)和a2)的总摩尔量计，46.2～49.5mol％的芳香族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
a2)基于a1)和a2)的总摩尔量计，50.5-53.8mol％的脂肪族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
其中组分a1)和a2)的摩尔百分比总和为100％；
和B)二羟基化合物组分：
b1)至少与组分A等摩尔量的具有C2-C6脂肪族链烷二醇，或其混合物；
b2)基于组分A和b1总重量计，0～3wt％的含有至少三个官能团的化合物；
ii)钛元素，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，钛元素的含量为55～88ppm，
iii)四氢呋喃，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，四氢呋喃的含量为40～170ppm，
所述脂肪族-芳香族聚酯组合物根据标准DIN EN 12634-1998，酸值≤0.84mgKOH/g。
优选地，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，所述四氢呋喃的含量为86～136ppm。
通过本发明所述制备方法制备的脂肪族-芳香族聚酯组合物，根据FLTM BO131-03标准，其气味等级小于等于4.5。
本发明还具体保护一种所述脂肪族-芳香族聚酯组合物在制备聚酯纤维中的应用。
本发明的聚酯组合物具有较低的黄色指数和较佳的抗水解性能，以本发明的聚酯组合物为基础树脂还适合于生产含一种或多种选自以下的组分的可生物降解聚合物混合物：
脂肪族聚酯，聚己内酯，淀粉(热塑化的或非塑化的)，纤维素，聚羟基链烷酸酯和聚乳酸。
所述可生物降解聚合物混合物可用于制备聚酯纤维。
本发明还具体保护一种聚酯纤维，包括如下组分：
i)基于组分i)～iv)总重量计，5～15wt％的上述脂肪族-芳香族聚酯组合物；
ii)基于组分i)～iv)总重量计，35～70wt％的脂肪族聚酯；
iii)基于组分i)～iv)总重量计，10～40wt％的一种或多种选自淀粉、木粉、纤维素、聚羟基链烷酸酯、聚羟基乙酸和聚乳酸的组分；
iv)基于组分i)～iv)总重量计，10～35wt％的一种或多种选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土和高岭土的组分。
本发明还具体保护一种所述聚酯纤维在口罩、服装中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的脂肪族-芳香族聚酯组合物，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的质量计，含有含量为55～88ppm的钛元素，根据标准DIN EN 12634-1998，脂肪族-芳香族聚酯组合物的酸值≤0.84mg KOH/g，通过钛元素含量和酸值的综合调控使得脂肪族-芳香族聚酯组合物不仅具有低黄色指数，着色性能好，且有效提升了抗水解性能，可以广泛应用于聚酯纤维领域。
进一步地，本发明所述的脂肪族-芳香族聚酯组合物四氢呋喃的含量为20～170ppm，根据FLTM BO131-03标准，其气味等级小于等于4.5。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
本发明的实施例和对比例的各原料信息说明如下：
1,4-丁二醇采购自新疆美克化工股份有限公司；
对苯二甲酸采购自珠海英力士化工有限公司；
己二酸采购自重庆华峰化工集团有限公司；
癸二酸采购自衡水京华化工有限公司；
甘油采购自阿拉丁；
钛酸四丁酯采购自坚毅化工进出口有限公司；
四氯化钛采购自阿拉丁；
六亚甲基二异氰酸酯采购自阿拉丁。
本发明涉及的性能测试方法具体说明如下：
脂肪族-芳香族聚酯中芳香族二羧酸(a1)摩尔含量和己二酸(a2)的摩尔含量测试：
取20mg脂肪族-芳香族聚酯组合物样品溶于0.6mL氘代氯仿中，然后采用Bruker公司AV 500核磁共振波谱仪在室温下测定1HNMR，标定氯仿溶剂峰7.26ppm附近。
参考文献：Chen,X.；Chen,W.；Zhu,G.；Huang,F.；Zhang,J.,Synthesis,1H-NMRcharacterization,and biodegradation behavior of aliphatic–aromatic randomcopolyester.J.Appl.Polym.Sci.2007,104(4):2643-2649可知，芳香族二羧酸，如对苯二甲酸，重复单元中苯环上4个氢原子出现在8.10ppm附近；脂肪族二羧酸，如己二酸，重复单元中与羰基相邻两个CH2单元的4个氢原子出现在2.33ppm附近。这样，二酸组分的摩尔含量可通过8.10ppm和2.33ppm这两处峰的积分面积(IT和IA)表示：
脂肪族-芳香族聚酯中芳香族二羧酸摩尔含量＝IT/(IT+IA)×100％；
脂肪族-芳香族聚酯中己二酸摩尔含量＝IA/(IT+IA)×100％。
粘数测试：
根据GB/T 17931-1999规定，在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定，样品浓度为5mg/ml。
酸值：
根据1998年10月的DIN EN 12634确定样品酸值AN(mg KOH/g)。
所用的溶剂混合物包括：1体积份的二甲基亚砜，8体积份的异丙醇，和7体积份的甲苯，溶剂混合物体积为150ml。
根据DIN EN 12634标准的规定，对样品进行预滴定，确定合适的样品质量，保证消耗滴定液的体积为2-3ml。将样品加入溶剂混合物中，加热到70～85℃以使所有样品全部溶解为澄清溶液，滴定过程中保持溶液温度65～75℃以避免样品析出。如果合适，滴定液选用四丁基氢氧化铵，避免使用高毒性的四甲基氢氧化铵。同时，为避免溶剂混合物吸收空气中CO2从而对空白溶剂消耗滴定液的体积造成影响，测试空白溶剂消耗滴定液体积时应将空白溶剂按样品测试操作相同的过程进行前处理，如对空白溶剂进行相同时间和温度的加热处理，然后再进行空白溶剂的滴定。
黄色指数YI测试方法：
根据ASTM E313-73，使用Minolta CM-5分光光度计测定脂肪族-芳香族聚酯组合物颗粒的黄色指数，该颗粒的粒度为1.2至5.4g/100颗粒，平行测试三次，从而测定平均值。使用玻璃比色杯(来自Minolta)充填待分析的颗粒材料(填充高度至少3cm)。颗粒状材料使用来自Minolta仪器测量头的压力而被压实。
抗水解性能评估：
脂肪族-芳香族聚酯组合物的抗水解性能评估按照如下方式进行：
1)将脂肪族-芳香族聚酯组合物样品在80℃条件下除湿干燥4小时，根据标准GB/T17931-1999测试其水煮前的初始粘数η0；
2)将脂肪族-芳香族聚酯组合物样品置于60℃水浴中水煮48小时；
3)48小时后，将脂肪族-芳香族聚酯组合物样品取出，转移到干燥器中，在环境温度下储存24小时，以实现样品内部的平衡条件。
4)达到平衡后，样品在80℃条件下除湿干燥4小时，根据标准GB/T17931-1999测试其水煮48小时后的粘数η1；
水煮后脂肪族-芳香族聚酯组合物粘数保持率
η＝η1/η0
其中，
η1代表脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48小时后的粘数，
η0代表脂肪族-芳香族聚酯组合物水煮前的粘数。
水煮后脂肪族-芳香族聚酯组合物粘数保持率η越大，表明样品抗水解性能越强；粘数保持率η越小，表明样品抗水解性能越弱。
钛元素含量：
脂肪族-芳香族聚酯组合物中钛元素含量参照US EPA方法3052:1996，采用ICP-OES分析，按以下程序测得：
称取0.1g左右的所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，破碎后加入5ml硝酸使其完全浸没所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，后滴入1.0ml过氧化氢反应2min，密封于微波消解罐中于210℃下消解3小时，后冷却至室温后，使用0.45μm滤膜过滤后使用蒸馏水稀释至50ml，经ICP-OES测试。
四氢呋喃THF含量测试方法：
称取1.2g左右的样品，顶空温度105℃，顶空时间2小时。使用Agilent7697A-7890A设备进行测试。
Agilent 7697A-7890A测试参数及测试方法如表1和表2所示：
表1Aglient 7697A测试参数
表2Aglient 7890A测试参数
GC升温程序：
初始值50℃，保持时间：3分钟；
升温至200℃，升温速率12℃/min，保持时间：4分钟。
对比例1-7
对比例1:
步骤i)：将452kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.560kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于235℃和90KPa压力下进行酯化反应4-5h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为23ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.400kg钛酸四丁酯，加热至242℃，1800Pa的压力下反应2-3h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数65ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于248℃的温度和115Pa的压力下缩聚2-3h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒、干燥得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为181ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:5的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为45％，接触处理温度35℃，接触处理时间8h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表1所示。
对比例2：
步骤i)：将452kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.235kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于240℃和85KPa压力下进行酯化反应5-6h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为8ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.125kg钛酸四丁酯，加热至245℃，1600Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数28ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于252℃的温度和145Pa的压力下缩聚4-5h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒，干燥，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为169ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:5的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为45％，接触处理温度35℃，接触处理时间8h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表1所示。
对比例3:
步骤i)：将452kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.350kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于238℃和90KPa压力下进行酯化反应4-5h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为17ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.220kg钛酸四丁酯，加热至245℃，2100Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数48ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于251℃的温度和100Pa的压力下缩聚3-4h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒，干燥，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为180ml/g。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iii)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表1所示。
对比例4:
对比例4，步骤i)至步骤iii)同对比例3。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:15的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为5％，接触处理温度20℃，接触处理时间24h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表1所示。
对比例5:
对比例5，步骤i)至步骤iii)同对比例3。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:0.5的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为75％，接触处理温度40℃，接触处理时间3h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表1所示。
对比例6:
步骤i)：将420kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.385kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于238℃和90KPa压力下进行酯化反应4-5h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为11ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.200kg钛酸四丁酯，加热至245℃，2100Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数33ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于251℃的温度和100Pa的压力下缩聚3-4h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒、干燥得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为173ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:5的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为45％，接触处理温度35℃，接触处理时间8h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能评估，具体数据如表1所示。
对比例7:
步骤i)：将585kg对苯二甲酸、437kg己二酸、760kg 1,4-丁二醇，2.60kg甘油和0.520kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于238℃和90KPa压力下进行酯化反应4-5h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为24ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.225kg钛酸四丁酯，加热至245℃，2100Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数55ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于251℃的温度和100Pa的压力下缩聚3-4h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒、干燥得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为188ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:5的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为45％，接触处理温度35℃，接触处理时间8h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能评估，具体数据如表1所示。
表1.对比例1-7性能测试结果
实施例1
步骤i)：将452kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.400kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于240℃和100KPa压力下进行酯化反应4-5h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为18ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.200kg钛酸四丁酯，加热至247℃，1900Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数50ml/g；
步骤iii)：加入0.050kg四氯化钛，将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于250℃的温度和120Pa的压力下缩聚3-4h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒，干燥，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为181ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:2的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为25％，接触处理温度55℃，接触处理时间12h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表2所示。
实施例2-7:
实施例2-7，步骤i)至步骤iii)与对比例3相同，步骤iv)，按表2所示工艺条件对可生物降解聚酯组合物进行接触处理工序，
表2实施例1-7性能测试结果
实施例8:
步骤i)：将425kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.310kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于233℃和70KPa压力下进行酯化反应3-4h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为12ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.240kg钛酸四丁酯，加热至243℃，1200Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数36ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于252℃的温度和110Pa的压力下缩聚3-4h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒，干燥，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为177ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:3的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为65％，接触处理温度30℃，接触处理时间2h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表3所示。
实施例9：
步骤i)：将570kg对苯二甲酸二甲酯、437kg己二酸、730kg 1,4-丁二醇，2.60kg甘油和0.340kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于240℃和65KPa压力下进行酯化反应3-4h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为21ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.250kg钛酸四丁酯，加热至245℃，900Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数52ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于250℃的温度和118Pa的压力下缩聚4-5h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒，干燥，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为186ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:8的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为40％，接触处理温度65℃，接触处理时间5h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表3所示。
实施例10：
步骤i)：将445kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.30kg甘油和0.285kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于240℃和75KPa压力下进行酯化反应4-5h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为14ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.185kg钛酸四丁酯，加热至250℃，1400Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数39ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于250℃的温度和130Pa的压力下缩聚3-4h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，然后，造粒，干燥，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为179ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:5的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为45％，接触处理温度35℃，接触处理时间8h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能评估，具体数据如表3所示。
实施例11：
步骤i)：将475kg对苯二甲酸、437kg己二酸、690kg 1,4-丁二醇，2.40kg甘油和0.460kg钛酸四丁酯于酯化反应器进行常温物理混合，然后将该混合物于230℃和60KPa压力下进行酯化反应3-4h，得到酯化产物，酯化产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为13ml/g。
步骤ii)：将酯化产物导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.234kg钛酸四丁酯，加热至240℃，630Pa的压力下反应2-3h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数37ml/g；
步骤iii)：加入0.042kg四氯化钛，将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于248℃的温度和110Pa的压力下缩聚2-3h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，得到终聚产物,终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为147ml/g。
步骤iii-1)：将步骤iii)的终聚产物通过一个静态混合器，加入1.1kg六亚甲基二异氰酸酯，200℃共混反应6min，然后，造粒，干燥，得到链增长产物,链增长产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为192ml/g。
步骤iv)，按聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比1:2的比例将聚酯颗粒投至反应器中进行接触处理，四氢呋喃水溶液的质量浓度为25％，接触处理温度55℃，接触处理时间12h。
在接触处理工序后还可以具有干燥工序，干燥可以在鼓风干燥塔中进行。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iv)干燥后的所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能评估，具体数据如表3所示。
实施例12：
步骤i-1)：将437kg己二酸、350kg 1,4-丁二醇，2.60kg甘油于酯化反应器A中进行常温物理混合，然后将该混合物于192℃和110KPa压力下进行酯化反应2-3h，得到酯化产物P-1，酯化产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为7ml/g。
步骤i-2)：将452kg对苯二甲酸，480kg 1,4-丁二醇和0.440kg钛酸四丁酯于酯化反应器B中进行常温物理混合，然后将该混合物于240℃和85KPa压力下进行酯化反应3-4h，得到酯化产物P-2，酯化产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为16ml/g。
步骤ii)：将步骤i-1)的酯化产物P-1预加热至230℃，和步骤i-2)的酯化产物P-2一并导入一个立式搅拌全混合反应器中，在该反应器中加入0.100kg钛酸四丁酯，加热至243℃，2200Pa的压力下反应3-4h，大部分过量的1,4-丁二醇被蒸馏除去。得到预聚物，预聚物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数43ml/g；
步骤iii)：将反应混合物转移至一个终聚反应釜内，于248℃的温度和110Pa的压力下缩聚2-3h，剩余的过量1,4-丁二醇和其它副产物被蒸馏除去，终聚产物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为145ml/g。
步骤iii-1)：将步骤iii)的终聚产物通过一个静态混合器，加入1.1kg六亚甲基二异氰酸酯，220℃共混反应7min，然后，用一个水下造粒机造粒，然后干燥得到链增长产物,链增长产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为195ml/g。
根据本发明所述测试方法，测试步骤iii-1)所得可生物降解聚酯组合物的粘数、酸值、熔融指数、钛元素含量、THF含量、黄色指数，并进行抗水解性能和气味评估，具体数据如表3所示。
表3.实施例8-12性能测试结果
| 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | |
| 对苯二甲酸/mol％ | 46.2 | 49.5 | 47.3 | 48.8 | 47.5 |
| 己二酸/mol％ | 53.8 | 50.5 | 52.7 | 51.2 | 52.5 |
| 钛元素含量[ppm] | 66 | 65 | 55 | 88 | 63 |
| THF含量[ppm] | 142 | 116 | 89 | 40 | 243 |
| 酸值[mg KOH/g] | 0.81 | 0.77 | 0.84 | 0.58 | 0.84 |
| 粘数[ml/g] | 173 | 182 | 174 | 189 | 195 |
| 熔融指数[g/10min] | 5.0 | 4.0 | 4.7 | 2.7 | 2.0 |
| 黄色指数YI | 23.00 | 22.38 | 20.41 | 22.76 | 19.32 |
| 粘数保持率η | 65.0 | 67.0 | 66.8 | 72.3 | 67.9 |
| 气味等级 | 4.5 | 3.5 | 3.0 | 2.0 | 6.0 |
表1、表2和表3数据表明，当脂肪族-芳香族聚酯组合物的钛元素含量为55-88ppm，优选地63-81ppm；酸值不超过0.84mg KOH/g，优选地不超过0.78mg KOH/g时，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物60℃水煮48h后粘数保持率η更高，且所述可生物降解聚酯组合物黄色指数YI值不超过23，优选地不超过19。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，该组合物包含如下组分：
i)基于脂肪族和芳香族二羧酸以及脂肪族二羟基化合物的脂肪族-芳香族聚酯，所述脂肪族-芳香族聚酯中至少包含如下组分：
A)二羧酸组分：
a1)基于a1)和a2)的总摩尔量计，46.2～49.5mol％的芳香族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
a2)基于a1)和a2)的总摩尔量计，50.5-53.8mol％的己二酸或其酯的衍生物，或其混合物；
其中组分a1)和a2)的摩尔百分比总和为100％；
和B)二羟基化合物组分：
b1)至少与组分A等摩尔量的具有C2-C6脂肪族链烷二醇，或其混合物；
b2)基于组分A和b1总重量计，0～3wt％的含有至少三个官能团的化合物；
ii)钛元素，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，钛元素的含量为55～88ppm；
所述脂肪族-芳香族聚酯组合物根据标准DIN EN 12634-1998，酸值≤0.84mg KOH/g。
2.如权利要求1所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，根据标准ASTM E313-73测得所述脂肪族-芳香族聚酯组合物的黄色指数YI值≤23。
3.如权利要求1所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48小时，水煮后脂肪族-芳香族聚酯组合物粘数保持率η≥65％，
η＝η1/η0
其中，
η1代表脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48小时后的粘数，
η0代表脂肪族-芳香族聚酯组合物水煮前的粘数。
4.如权利要求1所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，所述A)二羧酸组分包含如下组分：
a1)基于a1)和a2)的总摩尔量计，47.3～48.8mol％的芳香族二羧酸或其酯的衍生物，或其混合物；
a2)基于a1)和a2)的总摩尔量计，51.2～52.7mol％的己二酸或其酯的衍生物，或其混合物；
其中组分a1)和a2)的摩尔百分比总和为100％。
5.如权利要求1所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，所述钛元素的含量为63～81ppm。
6.如权利要求1所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物根据标准DIN EN 12634-1998，酸值≤0.78mg KOH/g。
7.如权利要求2所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，根据标准ASTM E313-73测得所述脂肪族-芳香族聚酯组合物的黄色指数YI值≤19。
8.如权利要求3所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物在60℃条件下水煮48小时，水煮后脂肪族-芳香族聚酯组合物粘数保持率η≥72％。
9.如权利要求1所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物还包括组分iii)，四氢呋喃，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，四氢呋喃的含量为40～170ppm。
10.如权利要求9所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，基于脂肪族-芳香族聚酯组合物的重量计，所述脂肪族-芳香族聚酯组合物中四氢呋喃的含量为86～136ppm。
11.如权利要求9或10所述脂肪族-芳香族聚酯组合物，其特征在于，根据FLTM BO131-03标准，其气味等级小于等于4.5。
12.一种权利要求1～11任意一项所述脂肪族-芳香族聚酯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述组分A与组分B混合，加入或不加入钛催化剂混合生成一种糊状物，再进行如下操作，
步骤i)，将该糊状物与全部或部分钛催化剂进行酯化或酯交换反应，直至酯化或酯交换产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为12～21ml/g；
步骤ii)，将步骤i)中获得的酯化或酯交换产物进行预缩聚反应，至其预聚物根据GB/T17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为36～52ml/g；
步骤iii)，将步骤ii)中获得的预聚物进行缩聚反应，至其终聚产物根据GB/T 17931-1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于2520.05℃的恒温水浴中测定的粘数为145-203ml/g；
步骤iv)，将步骤iii)得到的聚酯颗粒，与四氢呋喃水溶液进行接触处理，得到所述脂肪族-芳香族聚酯组合物。
13.如权利要求12所述制备方法，其特征在于，步骤iii)之后和步骤iv)之前，还可以进行步骤iii-1)，将终聚产物与链增长剂一起进行扩链反应至其链增长产物根据GB/T17931-1999测定粘数为163-232mL/g。
14.如权利要求13所述制备方法，其特征在于，所述链增长剂为异氰酸酯、过氧化物、环氧化物和噁唑啉、噁嗪、己内酰胺和/或碳二亚胺中的一种或几种。
15.如权利要求14所述制备方法，其特征在于，所述链增长剂为六亚甲基-1，6-二异氰酸酯，其用量为链增长产物重量的0.1～1.5wt％。
16.如权利要求12所述制备方法，其特征在于，步骤iv)中四氢呋喃水溶液中四氢呋喃的重量含量为10～65wt％。
17.如权利要求12所述制备方法，其特征在于，所述步骤iv)中接触处理温度为20～65℃。
18.如权利要求12所述制备方法，其特征在于，所述步骤iv)中接触处理时间为2～20h。
19.如权利要求12所述制备方法，其特征在于，所述步骤iv)中聚酯颗粒与四氢呋喃水溶液的质量比为1:1～1:10。
20.一种权利要求1～11任一项所述脂肪族-芳香族聚酯组合物在制备聚酯纤维中的应用。
21.一种聚酯纤维，其特征在于，包括如下组分：
i)基于组分i)～iv)总重量计，5～15wt％的权利要求1～11任一项所述的脂肪族-芳香族聚酯组合物；
ii)基于组分i)～iv)总重量计，35～70wt％的脂肪族聚酯；
iii)基于组分i)～iv)总重量计，10～40wt％的一种或多种选自淀粉、木粉、纤维素、聚羟基链烷酸酯、聚羟基乙酸和聚乳酸的组分；
iv)基于组分i)～iv)总重量计，10～35wt％的一种或多种选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土和高岭土的组分。
22.一种权利要求21所述聚酯纤维在口罩、服装中的应用。
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Legal Events
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