[发明专利]一种含氟PBT无规共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟PBT无规共聚酯及其制备方法，特别是涉及一种苯环上的氢被氟取代的含氟PBT无规共聚酯及其制备方法。

背景技术

聚酯是目前人类使用最为广泛的合成高聚物之一，早在二十世纪40年代就合成出了对苯二甲酸乙二醇酯（PET），并发现其具有优异的性能，而广泛的应用于纺织、包装、医疗卫生、汽车、电子电器、安全防护、环境保护等领域。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶性线型饱和聚酯，具有耐高温、耐湿、电绝缘性能好、耐油、耐化学腐蚀、成型快等特点。其在工业中的一些应用实例显示出其在某些方面无可替代的优越性，现它已成为继聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）和改性聚苯醚（MPPO）之后的第五大通用工程塑料，广泛应用于汽车工业、电子电器工业、食品医疗器械、包装材料、环境工程、通讯设备、运动休闲器械等。随着对PBT结构和性能的研究不断深化，不仅开发出不同级别、不同类型的工程塑料，如高冲击的、耐热的、阻燃的等，而且使它在合成纤维方面的应用越来越受重视。PBT纤维弹性优越，手感柔软，染色方便，兼有涤纶、锦纶、氨纶三者的优点。

随着社会的进步，人民生活水平的提高，对聚酯纤维的差别化、功能化需要越来越高。因此聚酯的改性也变得尤为的重要，聚酯改性目的除了对普通聚酯性能进行优化外，主要是通过改性手段赋予新型聚酯差别化的功能性特征。例如：抗静电、阻燃、吸湿排汗、防污防臭等。目前，聚酯主要新品种有：抗静电聚酯、高强耐磨聚酯、仿棉超软聚酯、超疏水性聚酯、抗污聚酯等。

目前，通过在聚合物中引入氟原子，从而改善材料的表面性能，如疏水疏油性及防污性等，以及赋予聚酯材料各种功能。由于含氟聚合物通常具有低表面能、低摩擦系数和不粘附性，灰尘污物难于附着等特性，因此含氟聚合物的抗污耐磨性好。而当前含氟聚合物以氟代烯烃类聚合物为主（例如：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等）；含氟聚氨酯、含氟聚醚、含氟聚酯等的研究则相对滞后。

许多学者对含氟化合物改性聚酯进行了研究，并取得了一定的成果。目前含氟化合物改性聚酯的方式主要是通过加入含氟封端剂，或者加入含氟二元醇、含氟二元酸等含氟化合物作为第三单体来改性聚酯。中国专利CN101139434A中采用含氟封端剂的加入，间苯二甲酸二甲酯和丁二醇采用酯交换法，加入含氟封端剂N-羟乙基全氟辛酰胺，制备出了含氟量低而耐沾污性能好的聚酯材料。胡娟（胡娟.含氟聚酯和光刻胶波导材料的分子设计与性能研究[D].硕士论文,吉林:吉林大学,2007.）利用分子设计的原理，通过添加含氟二元醇共聚的方式，将对苯二甲酰氯、六氟双酚A和含氟辛二醇三元共聚合成出了新型高含氟量的聚酯。该聚酯具有优异的性能而被应用于光波导材料。

然而，将这些含有氟元素的聚酯应用于纺织及包装材料中有一定的局限性，主要问题在于现有技术的含有氟元素的聚酯分子量低，不能满足纺丝和成膜的要求；现有技术目前主要是通过织物的含氟后整理方式来赋予其防水防污功能，而这类方法最大的缺点在于难以解决时效性、耐久性及耐磨性等问题，并且费时费力。

因此，开发含氟聚酯用于纺织及包装材料的超疏水、憎水憎油、防污性能的改性，必将具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氟PBT无规共聚酯及其制备方法，特别是涉及一种苯环上的氢被氟取代的含氟PBT无规共聚酯及其制备方法。本发明所述的含氟含氟PBT无规共聚酯在聚合物的主链上引入了氟原子，并且制备出的含氟含氟PBT无规共聚酯切片可以直接用于纺丝、成膜、注塑等。本发明中所述的含氟含氟PBT无规共聚酯是通过四氟对苯二甲酸、对苯二甲酸与丁二醇，经过酯化反应和缩聚反应得到的含氟PBT无规共聚酯。该含氟PBT无规共聚酯切片可以直接纺丝、成膜、注塑等。而且通过共聚法对聚酯进行疏水防污改性，可以从根本上解决疏水防污聚酯的时效性、耐久性及耐磨性等问题。

本发明以对苯二甲酸、1,4-丁二醇、四氟对苯二甲酸为原料，按一定的配比，进行酯化反应和缩聚反应，从而制备得到含氟PBT无规共聚酯。

本发明的一种含氟PBT无规共聚酯，其特征是所述含氟PBT无规共聚酯是由四氟对苯二甲酸、对苯二甲酸和丁二醇共聚得到的含氟PBT无规共聚酯；所述的四氟对苯二甲酸具有如下结构式：

实现本发明的具体技术方案为：一种含氟共聚酯及其制备方法，分为酯化反应和缩聚反应两步，具体步骤如下：