[发明专利](对苯二甲酸－1,3－丙二醇－1,4∶3,6－二脱水－D－山梨醇)共聚酯及其制备方法

说明书

                        发明领域

本发明涉及一种制备(对苯二甲酸-1，3-丙二醇-1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇)共聚酯的新方法和新型(对苯二甲酸-1，3-丙二醇-1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇)共聚酯。

                        发明背景

所述二醇1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇(在本文中称作异山梨醇)具有Khanarian等在美国专利5,958,581第1栏第55行所表示的结构式。异山梨醇可容易地由可再生资源如蔗糖和淀粉制备。例如异山梨醇可由D-葡萄糖通过加氢然后酸催化脱水制备。(对苯二甲酸-1，3-丙二醇-1，4：3，6-二脱水-D-山梨醇)共聚酯称作“3GIT”，聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯称作“3GT”。一缩二(1，3-丙二醇)称作“DPG”。1，3-丙二醇称作1，3-亚丙基二醇或“3G”。商标以大写字母表示。

3GT较低的玻璃化转变温度(Tg)(～45-50℃)可导致所述聚合物在高温储存时发生轻微增粘。这种现象常发生于储存在仓库中的纤维线轴。

Charbonneau等在美国专利6,063,464中公开了由异山梨醇、一种或多种其他二醇和二酸或二酯(如对苯二甲酸或其二甲酯)制备共聚物。所述二醇包括1，3-丙二醇。该专利要求保护这些聚合物的用途包括树脂、薄膜、片材、饮料瓶、纤维、光学用品等。该专利提供了一个制备3GIT的实施例，使用的1，3-丙二醇和异山梨醇的投料比率为22∶1。测定得到的聚合物中异山梨醇的含量为0.3％摩尔。尽管该专利论述了在其他(对苯二甲酸-亚烷基二醇-异山梨醇)共聚酯中异山梨醇的存在导致Tg升高，但是对于该实施例Tg却下降。

希望制备具有浅色泽和Tg比3GT的Tg(45-50℃)高的3GIT，并且最重要的是同时具有浅色泽和高Tg。这些改良特性有助于3GIT在许多方面的用途，包括饮料瓶、薄膜或片材、纤维、单丝和光学用品(例如CD或DVD)。在许多这些产品的市场中，美感是重要的，因此非常需要非常浅色的树脂。

                        发明概述

本发明涉及一种制备(对苯二甲酸-1，3-丙二醇-异山梨醇)共聚酯(3GIT)的熔融聚合方法。所述方法包括：

(a)提供一种包含对苯二甲酸或其烷基酯、1，3-丙二醇和异山梨醇的混合物，其中二醇和对苯二甲酸或其烷基酯的摩尔比率为大约1.1∶1-大约1.6∶1，1，3-丙二醇和异山梨醇的摩尔比率为大约2∶1-大约10∶1；(b)在温度为大约180-大约245℃、惰性气氛下使所述混合物反应，同时除去包含至少80％水或链烷醇挥发性反应产物的馏出液，其中所述馏出液包含少于大约5％重量的1，3-丙二醇和少于大约1％重量的异山梨醇；和(c)在缩聚催化剂存在下、压力为大约0.25-大约2mmHg、温度为大约245-大约260℃下继续反应，生成包含大约4-大约20％摩尔异山梨醇单元的3GIT，基于所述3GIT计算。

优选，所述混合物还包含碱金属、碱土金属或铵碱。优选所述碱和对苯二甲酸或其烷基酯的摩尔比率为大约1∶900-大约1∶14,000。

所述方法可以间歇、连续或半连续的方式进行。在一个优选的实施方案中，间歇反应在一个装有蒸馏塔的反应器中进行，其中：(i)同时除去至少80％反应水的过程包括通过蒸馏塔分馏从水或甲醇中分离出1，3-丙二醇和异山梨醇，(ii)在步骤(b)之后，步骤(c)之前，所述方法还包括：(A)以大约0.5-大约5psi/min的速率将反应器压力降低到大气压至大约80mmHg之间，和(B)随后在将温度升高至大约245-大约260℃的同时，将反应器压力降低至大约0.25-大约2mmHg。

本发明还涉及新型(对苯二甲酸-1，3-丙二醇酯-异山梨醇)共聚酯(3GIT)。优选所述3GIT的亨特b^*色值为大约2.0-大约-2.0。优选亨特L^*值为至少70，亨特a^*值为大约2.0-大约-2.0。优选所述3GIT的Tg高于50℃，更优选至少大约55°，最优选至少大约60℃。

本发明还涉及包含所述3GIT的成型制品。所述成型制品的优选实例包括饮料瓶、薄膜或片材、纤维、单丝和光学用品(例如CD或DVD)。本发明还涉及用所述3GIT制备的聚合物共混物和聚合物合金。

                    发明详细描述