[发明专利]一种共聚酯及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚酯及其制成的纤维。具体地说是与带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇单体共聚而形成的聚酯。

背景技术

聚酯中的聚对苯二甲酸乙二醇酯拥有突出的性能，广泛应用于纤维、薄膜等领域，特别是服饰、产业资材领域。

根据用途不同聚酯纤维的染色方法有很多，但是普通的聚酯纤维由于其分子结构的原因很难被染色，使用分散染料染色的时候，需要130℃的高温。

提高聚酯纤维的染色性能的课题已经有很长的时间的研究了。其中，通过共聚合技术来改善聚合物特性是主要的手段之一。例如：与聚乙二醇之类的聚亚烷基二醇共聚后形成的聚合物、或与己二酸、癸二酸等直链脂肪族羧酸共聚后形成的聚合物。但是这些方法必须加入醚键或是多单体共聚合会导致耐热性下降。

中国专利CN101063236A、CN1534114A中公开了通过与带侧链的二元醇共聚形成聚酯的方法。但是这些聚酯的耐热性依然不好，导致纺丝难且纤维的物性不好等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种染色性能好、耐热性高的聚酯及其用途。

本发明的技术解决方案是：

一种共聚酯，构成聚酯的酸成分中对苯二甲酸结构单元含量为90mol％以上，构成聚酯的二元醇成分中，乙二醇结构单元的含量为70～99mol％、带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇结构单元的含量为1～30mol％，并且该聚酯的末端羧基COOH的含量为25当量/ton以下。

本发明的共聚酯，由酸成分为对苯二甲酸结构单元、二元醇成分为乙二醇结构单元和带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇结构单元而形成。

本发明中带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇为2-甲基-1，3丙二醇、2，2-二甲基-1，3丙二醇、2-甲基-1，4-丁二醇、2，3-二甲基-1，4-丁二醇、2-甲基-1，5-戊二醇。优选2-甲基-1，3丙二醇。选用2-甲基-1，3丙二醇时其染色性和耐热性都很好。

带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇的共聚量必须是使得构成共聚酯的二元醇成分中带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇结构单元的含量为1～30mol％。在此范围内的话，共聚酯的染色性和耐热性都很好。优选的范围为6～20mol％。

本发明中聚酯的末端羧基(COOH)的含量为25当量/ton以下。

末端羧基的含量大于25当量/ton时，会使共聚酯的耐热性降低。优选20当量/ton以下。

得到上述那样末端羧基含量的共聚酯的方法，对合成聚酯时的催化条件的要求很高。在迅速进行聚合反应的同时，也要保持聚酯的高耐热性，所以本发明的聚酯中的磷原子含量P和金属原子含量M满足式(1)和式(2)：

5≤[P]≤100(ppm)    式(1)

0.1≤[M]/[P]≤30    式(2)。

磷原子的含量小于5ppm、大于100ppm时，共聚酯的耐热性不好，且聚合反应不能顺利进行因而生成效率低下。

而磷原子的含量小于0.1ppm、大于30ppm时，聚合反应很难进行生产率降低的同时，得到的聚合物的耐热性不高。优选1≤[M]/[P]≤15。

本发明使用的磷化合物没有特别的限制，可以是磷酸、亚磷酸、膦酸、或是它们的低级烷基酯和酚醛酯。具体是指，磷酸、磷酸三甲基、磷酸三乙基、磷酸三酚醛、亚磷酸、亚磷酸三甲基、甲基膦酸、酚醛膦酸、二苯基膦酸、甲基膦酸甲酯、酚醛膦酸乙酯、二苯基膦酸酚醛酯、磷酰基乙酸乙酯。

本发明的聚酯中含有的金属化合物主要是指酯化反应、酯交换反应的催化剂、或聚缩反应的催化剂，具体是指醋酸钙、氯化钙等钙化合物，醋酸镁、氯化镁、碳酸镁等镁化合物，三氧化锑、醋酸锑等锑化合物，氧化锗、氯化锗等锗化合物，正钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯等的钛金属醇盐、乙二胺四乙酸、羟乙基亚氨基二乙酸、二乙撑三胺五乙酸、三乙撑四胺六乙酸，或是作为螯合剂的多价羧酸和/或羟基羧酸和/或含氮的羧基的钛复合体。所述螯合剂是邻苯二甲酸、三酸三辛酯、均苯三甲酸、苯连三酸、均苯四甲酸二酐等的羟基羧基酸；或含氮羧酸的乙二胺四乙酸、NTP、羧基亚胺基二乙酸、羧甲基亚胺基二丙酸、二乙撑三胺五乙酸、三乙撑四胺六乙酸、亚胺二醋酸、亚胺基二丙酸、2-羟乙基-亚胺基乙酸、2-羟乙基-亚胺基二丙酸、2-甲氧基乙基-亚胺基乙酸。

本发明的共聚物中DEG的含量为2.0wt％以下。此时共聚物的耐热性非常好。这里所说的DEG为二甘醇。DEG是在聚酯合成时副生而成且以与聚酯共聚合的形态存在。