[发明专利]一种改性聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属聚酯改性技术领域，涉及一种改性聚酯及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维自问世以来，因其优异的性能而得到了迅猛地发展，其产量已经成为世界合成纤维之冠。聚酯纤维具有断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性等一系列优良性能，且织物具有抗皱、挺括性好等优点，所以，聚酯纤维广泛应用于服装、工业丝等领域。

PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，它的主链含有刚性的苯环和柔性的烃基，而直接与苯环相连接的酯基与苯环又构成了刚性的共轭体系，从而制约了其柔性链段的自由旋转。这种结构对玻璃化转变温度的影响是明显的，增加了分子链段运动的壁垄，PET的玻璃化转变温度较高，温度达到玻璃化温度以上时，纤维大分子链段发生剧烈运动，聚合物分子间空隙增大，自由体积增加。

聚酯纤维只能用分散染料高温高压染色，不仅消耗能量，生产安全性差，而且影响聚酯纤维的手感，和其它纤维的混纺织物也不能在常温下同浴染色，因此聚酯纤维的常温常压染色就成为必需解决的问题。同时功能改性也是纤维发展的一个方向，包括导电、抗静电、阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、负氧离子、磁性、医用抗凝血、芳香和消臭。改性聚酯的发明将大幅度地提高聚酯的染色性能，在功能性方面也将有更大的舞台。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性聚酯及其制备方法，本发明利用氨基脂肪酸乙二醇酯在一定温度条件时，自由体积的增加幅度远远大于聚酯大分子链的特性，提高了微小颗粒进入聚酯内部的程度，来提高聚酯的改性性能；同时由于氨基脂肪酸乙二醇酯分子中在首位氨基的存在，增加其与聚酯大分子链之间的氢键作用，增加了它与聚酯的相容性以及在聚酯中的分散，最大限度地减少了迁移。同时对聚酯结构规整性、结晶性没有破坏，保持了聚酯的优良性能。

本发明的一种改性聚酯，由聚酯与氨基脂肪酸乙二醇酯构成，所述氨基脂肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子链间，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链间有氢键作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链的相对位置固定；所述改性聚酯在温度为70～130℃条件下，聚酯内部分子链间的自由体积空间增大10～30v/v％；

所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子结构为：

H₂N(CH₂)_nCOOCH₂CH₂OOC(CH₂)_n NH₂；

其中，n＝10～50。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种改性聚酯，所述氨基脂肪酸乙二醇酯占所述改性聚酯的重量百分比为0.5～2.5％。

如上所述的一种改性聚酯，所述聚酯为PET，粘均分子量为15000～30000。

本发明还提供了一种改性聚酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)氨基脂肪酸乙二醇酯的制备：

1)将二元脂肪酸与甲醇以1:1.5摩尔比的量加入反应器中，在浓硫酸的催化下，加热到80～110℃，回流酯化，冷却，分离提纯得到二元脂肪酸单甲酯；酯化时间通常为2～3h；所述二元脂肪酸为十二烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一种；反应方程式为：

HOOC(CH₂)_nCOOH+CH₃OH→CH₃OOC(CH₂)_nCOOH

其中n＝10～50。

2)将所述二元脂肪酸单甲酯、四乙酸铅和溴化锂按摩尔比1:1:1溶在苯中，其中二元脂肪酸单甲酯的浓度为0.05～0.1mol/L，在氮气氛围下，在80～90℃反应，回流，当不再有气体产生时，加入一定量的稀硫酸反应2～3小时，然后洗涤、提纯及干燥，得到产物溴代脂肪酸；反应方程式为：

3)将溴代脂肪酸与15～25wt％的氨水按摩尔比1:2加入到反应器中，搅拌，在室温下反应，再将达到了反应终点的反应产物加热蒸馏，且用冷水吸收氨气，加热蒸馏的温度不超过70℃，直至无气泡产生，即停止蒸馏，然后进行冷却和抽滤，滤饼用去离子水洗至无溴离子为止，将产品真空干燥得到产物氨基脂肪酸；所述达到了反应终点是指当溴离子的含量基本不变时，说明反应完成；真空干燥的温度可采用60～70℃；反应方程式为：