[发明专利]一种低色度PETG共聚酯的制备方法

说明书

本发明提供了一种低色度PETG共聚酯的制备方法，以对苯二甲酸、乙二醇和1,4‑环己烷二甲醇(CHDM)为原料，依次经过酯化、预缩聚和后缩聚过程，得到低色度PETG共聚酯。其中，引入高效醋酸盐催化剂，降低聚合反应中钛系催化剂的用量，最大程度地减小聚合物发黄的可能性；加入复合型稳定剂，包含热稳定剂、主抗氧剂和辅助抗氧剂，减少了缩聚后期、高温下的副反应带来的影响；最终，得到的聚合物产品在粘度、色度等指标上有明显提高。所述方法提高了反应效率、反应稳定性和产品质量。

技术领域

本发明属于化工合成技术领域，尤其是涉及一种低色度PETG共聚酯的制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)是以1,4-环己烷二甲醇(CHDM)为改性单体合成的改性PET共聚酯。它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体缩聚的产物。其中，含30-40％CHDM的称为PETG，含50％以上CHDM的称为PCTG。用CHDM共聚改性的PET树脂，结晶速率较慢，具有高韧性和高抗冲击性，可以用来制作透明可回收利用的无污染材料。特别是近年来，PETG和PCTG被广泛应用于儿童制品中。

合成PETG共聚酯的催化剂主要有钛系催化剂(如钛酸四丁酯)、锗系催化剂(如二氧化锗)、锑系催化剂(如氧化锑、乙二醇锑等)、锡系催化剂(如辛酸亚锡)，以及碱金属和碱土金属的盐类，各有优缺点。钛系催化剂活性高，但是所得的聚合物泛黄、色相不好。锗系催化剂切片色相好，但反应时间长，同时锗系催化剂价格偏贵，增加生产成本。锑系催化剂反应活性比钛系低，所得切片泛灰、透明度差。锡系催化剂毒性偏高。综合考虑，目前工业生产中常用钛系催化剂。

聚酯的b值是聚酯质量的一个重要指标，b值越大表示聚酯颜色越黄，它直接影响产品的色泽和色彩等一系列性能。目前，在PETG产品合成过程中，由于CHDM二元醇的沸点较高，在脱除过程中往往需要高温和高真空度，而且需要较长的反应时间。在高温、长时间的反应条件下，会导致聚酯的热降解反应，使得产品粘度降低、透明度损失和高色度形成。加之，国内多以钛系催化剂为主，对产品色度的影响较大，尤其与进口产品相差较大。目前，国内文献报道的钛系催化剂体系得到的PETG，b值集中在4.0～8.0之间；然而，进口PETG产品的b值可低至-0.26。这就直接影响了国内产品的应用和市场竞争力。

因此，在本专利中，一方面，通过引入高效的聚酯催化剂，减少钛系催化剂用量，降低聚合物发黄的可能性；另一方面，通过加入适宜的热稳定剂、抗氧化剂等，进一步降低b值，使其达到与进口产品相当的水平。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种对苯二甲酸基聚酯的高效合成方法，以解决现有技术中存在的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种低色度PETG共聚酯的制备方法，包括如下步骤：

1)各设备在反应前进行氮气置换。

2)对苯二甲酸和乙二醇、CHDM按照一定比例加入酯化反应釜中，同时加入酯化催化剂；

3)酯化反应釜升温反应，从液体馏出开始计时，当出水量达到理论量的90％即为酯化反应结束；

4)反应物料由酯化反应釜经齿轮泵转移至预缩聚反应釜，同时加入聚合催化剂，通过真空泵控制反应压力，从液体馏出开始计时，当出液量达到过量二元醇质量的90％即为预缩聚结束；

5)反应物料由预缩聚反应釜经齿轮泵转移至后缩聚反应器，同时加入稳定剂，通过真空泵控制反应压力，通过齿轮泵流量控制后缩聚反应时间；

6)后缩聚反应完成后，将产品转移至水中快速冷却、切粒。

所述二元醇加入量与对苯二甲酸的摩尔比为1.05～1.80，优选1.20～1.60。