[发明专利]一种共聚酯及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚酯及其制备方法和用途，具体地说是一种具有高耐热性的常压分散染料可染功能的聚酯。

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，但是普通的聚酯存在分子链紧密，结晶度高等结构特征，使得其并不像天然纤维容易进行染色，在使用分散染料染色的时候，需要130℃的高温、高压。在高温与高压的条件下进行染色，除了增加设备投资外，也会增加操作成本。

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。

中国专利CN1534114A中公开了仅通过与烷氧化2-甲基-1，3-丙二元醇共聚形成聚酯的方法，虽然染色性能能有提高但是仍在较高的水平，若要得到更好的染色性能，必须增加共聚成分的添加量，这就导致了共聚酯的熔点下降过多，耐热性变差，同时结晶性能变差，这些都导致纤维在加工过程中受到限制，并会导致纤维的手感变成，变硬，大大限制了纤维制品的应用。专利JK56-26006中公开了一种改性聚酯纤维通过在聚酯中添加磺酸基团和聚乙二醇单体的方法来提高可染性，但这类聚酯制成的纤维所使用的染料则需由一般的分散染料提升为阳离子反应性染料，导致生产成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐热性好，常温常压下染色性能好、成本低的共聚酯及其制备方法和用途。

本发明中的共聚酯，构成共聚酯的二元酸成分中，对苯二甲酸结构单元含量为90mol％以上；构成共聚酯的二元醇成分中，乙二醇结构单元的含量为70～99mol％、式1所示结构的脂肪族二元醇结构单元的含量为1～15mol％；共聚酯中还含有聚乙二醇结构单元；

    HO-(XO)_a-M-O-(YO)_b-H    式1

其中，X与Y分别独立地选自具有2～4个碳原子的直链亚烷基或支链亚烷基；a与b分别独立地为0～6的整数，且a与b至少一个不为0，M为带侧链且碳原子数为6以下的亚烷基。

所说带侧链且碳原子数为6以下的亚烷基为2-甲基1，3-亚丙基、2，2-二甲基-1，3-亚丙基、2-甲基-1，4-亚丁基、2，3-二甲基-1，4-亚丁基、2-甲基-1，5-亚戊基。优选2-甲基-1，3亚丙基。选用2-甲基-1，3亚丙基时其染色性和耐热性都很好。

式1所示结构的脂肪族二元醇优选为二乙氧化的2-甲基-1，3-丙二醇，其结构如式2所示：

式2

构成共聚酯的二元醇成分中，式1所示结构的脂肪族二元醇结构单元的含量优选为1～10mol％。含量在1％以下时很难得到期待的染色性能，含量在10％以上时则会出现聚合物性能下降，加工性能变差，限制纤维应用的情况。

为了提高染色性能和提高纤维的物性，本发明还在共聚合反应过程中添加了聚乙二醇单体，因为聚乙二醇的柔顺链结构使得染料更容易分散进去，在提高纤维染色性能的同时减少二乙氧化的2-甲基-1，3-丙二醇使用量，从而减少了由于共聚成分引起的熔点下降过多，结晶性变差，纤维物性变差的情况。

聚乙二醇单体的分子量为1000～10000g/mol。聚乙二醇的添加量为共聚酯总量的1～10wt％，如果不在此范围内，则共聚物的耐热性会下降，且可纺性变差，容易出现飘丝现象。

本发明共聚酯的生产方法是由二元酸和乙二醇在摩尔比1/1.12～1/1.9的范围内首先制备出低分子量聚合物，之后进行高温250～290度高真空缩聚得到聚合物，式1所示结构的脂肪族二元醇和聚乙二醇可以在聚合物吐出之前的任何阶段加入。

本发明的共聚酯可以是由对苯二甲酸和乙二醇经过酯化反应制备低分子量聚合物，也可以用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇经过酯交换反应制备低分子量聚合物，然后低分子量聚合物进行高温高真空的缩聚反应。在酯化、酯交换和酯化反应中可以使用各种催化剂。