[发明专利]稀稠度、水溶性和可生物降解产品的制备方法

说明书

本发明涉及新的稀稠度、水溶性和可生物降解的产品和其制备方法及它们作为合成纱的制剂和润滑剂的用途。

为了使由聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯腈，甚至再生纤维素所制合成纤维和合成纱能在高速下进行机械加工，而不会磨损和断裂，使用具有低挥发度和高闪点的抗静电，降摩擦油。一般来说，使用稀稠度的水不溶矿物油，酯油或聚醚作为这种“纺纱助剂”的基本成份(例如在美国专利3338830中所描述的)；根据有关的要求，将它们用乳化剂调节成水混溶性的。

当合成纤维机械加工的速度提高时，特别是在摩擦卷曲的严酷条件下，纤维加工剂的机械和热稳定性变得更加重要了。在使用矿物油基产品时，在加热导轨上所产生的不期望的裂化渣油或焦油沉积，常常会给生产造成代价很高的中断。日本专利195437／83或欧洲专利0146234分别揭示了用某种类型的聚亚烷基二醇醚碳酸酯解决这一问题。然而根据结构和合成，仅能得到水不溶产品或在水中可乳化的那些产品。已证明使用在水中可自乳化的脂肪醇的环氧乙烷(环氧丙烷)加合物是有益的。它们可以以嵌段或无规加合物(带有无规链区)的形式存在。不过，由于它们的结构，它们缺乏润湿能力以及生物降解性能。

因此，本发明的目的是提供一种具有优异润湿性能和高的热稳定性的稀稠度水溶和可生物降解的产品，它适于用作纺纱助剂，即合成纱的制剂及润湿剂。

根据本发明，以下列通式的新型聚碳酸酯达到本发明的目的：其中

R₁是一个含6～22个碳原子的直链，或支链的，饱和或单不饱和的烷基，

R₂是氢或甲基，

n是0～10的整数，

m是5～16的整数，

z是1～3的整数。

与通常制造的产品相比，此新型低聚低粘度聚亚烷基二醇的聚碳酸酯具有较低的凝固点，更良好的稠度(在室温下)，改进的亲水性。它们显示润湿作用并且是可生物降解的。

本发明是基于下面的惊人发现：通过以碳酸酯基的形式引入酯基，水不溶伯醇及这种醇的部分水溶烷基-聚-乙二醇醚与聚亚烷基二醇的缩合反应可以如下方式进行；憎水性没有增强(这在酯的形成中是正常的)，而且不是得到水溶化合物。正如在缩聚反应中是很正常的，单官能伯醇的作用是限制整个分子的分子量。因此获得了作为新型纤维制剂的如下结构：

a)完全缩合：

b)不完全缩合它们具有以下定义：

R₁：含有6～22个碳原子的直链或支链的，饱和或单不饱和的烷基，

R₂：氢或甲基，

n：0～10的整数，

m：5～16的整数，

z：1～3的整数。

如果包含在聚亚烷基二醇醚嵌段中的取代基R₂重复出现，则在每种情况下它可以相同也可以不相同。在后一种情况下，它们是带有嵌段或无规链区的环氧乙烷和环氧丙烷的加合物。

由完全缩合所得到的分子可以分为中心亲水嵌段和两个端部的疏水基。因此优选聚乙二醇用作缩合物组份。用环氧丙烷制成的加合物含有至少80摩尔％的环氧乙烷，否则，聚碳酸酯的亲水性以及润湿性将会降低太多。

根据本发明的聚碳酸酯可用简单方式获得，即在碱催化剂下，使低沸点醇的碳酸酯例如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯分别与聚亚烷基二醇及高分子醇或相应的烷基(聚一)-乙二醇醚发生酯基转移反应，将低分子醇经分馏柱蒸去。此反应可在有部分羟基化合物存在下进行，也可用所需的羟基化合物混合物直接进行。这样可以先制成高分子碳酸二烷基酯，然后使它与聚亚烷基二醇及低分子碳酸二烷基酯反应，并使之达到平衡。在反应终止后，需把碱性催化剂滤去，因为它不溶于产品中，因此可能造成混浊。假若使用碱土氧化物例如CaO作为酯基转移反应催化剂的话，这也可以很简单地进行。

另一方面，高分子量碳酸二烷基酯或聚碳酸酯的大规模制备可以在有足够的安全措施条件下分别用醇和聚亚烷基二醇的光气化反应来进行。

为了用烯化氧制备聚亚烷基二醇，通常用二醇作为原料，在最简单的情况下，使用水或乙二醇，然而也可用任何别的二价醇，例如1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，2-丁二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，二乙二醇醚，或三乙二醇醚。