專利名稱：一種共聚酯及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共聚酯及其用途。
技術(shù)背景
聚酯，特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯擁有突出的性能，廣泛應用于纖維、薄膜等領(lǐng) 域，倍受人們的青睞。
由于普通的聚酯纖維染色性差，必須在高溫及高壓下可進行染色，因此造成其應 用上受到限制。克服聚酯纖維不易染色的方法有很多，通過共聚合技術(shù)是主要的手段之一。 例如與聚乙二醇之類的聚亞烷基二醇共聚后形成的聚合物、或與己二酸、癸二酸等直鏈脂 肪族羧酸共聚后形成的聚合物。但是這些方法必須加入醚鍵或是多單體共聚合會導致耐熱 性下降。
另一方面，作為聚對苯二甲酸乙二醇酯的聚合催化劑，以重金屬銻為主要成分的 銻系催化劑被廣泛使用。但值得一提的是，銻系催化劑存在一些明顯的缺點，催化效率低， 生產(chǎn)的能耗高；而且銻在織物的染色工序中會被浸取出來，對環(huán)境極易造成污染，有悖于環(huán) 保要求。近幾年來陸續(xù)有研究指出銻金屬會危害人體健康，歐洲最新法規(guī)也開始限制紡織 品中的銻含量。
另一方面，當使用銻化合物作為聚合催化劑時，在較長時間內(nèi)將所得聚酯連續(xù)熔 融紡絲制成纖維時，銻催化劑的殘渣會堆積在噴絲孔周圍，如果不及時除去，殘渣容易形成 較大的粒狀，變成異物，因而導致成型加工時濾壓上升，紡絲時斷絲等現(xiàn)象，可紡性差。
因此，使用環(huán)境友好型、不含銻及重金屬的催化劑已成為聚酯工業(yè)未來發(fā)展的必 然趨勢。鈦化合物與銻化合物相比，催化活性高，不含重金屬，紡絲過程不會有雜質(zhì)的堆積 和噴絲板污染等問題。
中國專利 CN15;34114A、CN101063236A、CN101357981A 中公開了通過與帶側(cè)鏈的二 元醇共聚形成聚酯的方法，但是這些聚酯的耐熱性依然不好，而且制備過程中都使用了銻 系催化劑(三氧化二銻、醋酸銻)，易對環(huán)境造成污染，不利于紡絲的順利進行。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種染色性能好、耐熱性高的共聚酯及其用途。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
本發(fā)明中的共聚酯，由二元酸、二元醇在催化劑的作用下進行聚合反應制得，構(gòu)成 共聚酯的二元酸成分中，對苯二甲酸結(jié)構(gòu)單元的含量為90mOl%以上，構(gòu)成共聚酯的二元醇 成分中，乙二醇結(jié)構(gòu)單元的含量為70 99mol%、帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二 元醇結(jié)構(gòu)單元的含量為1 30mol %，且相對于共聚酯總量共聚酯中銻元素的含量彡5ppm。 本發(fā)明中不使用銻催化劑，但由于整個過程中各種原料、催化劑及其它添加劑中可能含有 極少量的銻雜質(zhì)，該少量的雜質(zhì)并不影響反應過程，而且相對于共聚酯總量共聚酯中的銻 元素含量彡5ppm。
本發(fā)明中使用的二元酸和二元醇的摩爾比為1 1. 15 2。
本發(fā)明中帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二元醇可以為2-甲基_1，3丙二 醇、2，2_ 二甲基 _1，3 丙二醇、2-甲基-1，4-丁二醇、2，3_ 二甲基-1，4-丁二醇、2-甲基-1， 5-戊二醇、3-乙基-1，5-戊二醇。優(yōu)選2-甲基-1，3丙二醇，此時共聚酯染色性和耐熱性 都很好。
帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二元醇的共聚量必須是使得構(gòu)成共聚酯的 二元醇成分中帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二元醇結(jié)構(gòu)單元的含量為1 30mol %。 在此范圍內(nèi)的話，共聚酯的染色性和耐熱性都很好，優(yōu)選的范圍為6 20mOl%。
本發(fā)明催化劑中含有鈦化合物，且相對于共聚酯總量鈦元素的添加量為0. 5 30ppm。若鈦元素的添加量大于30ppm，由于鈦催化劑活性高，副反應也容易被促進，所得聚 合物穩(wěn)定性不好，顏色變黃；優(yōu)選鈦元素的添加量為3 8ppm，此時聚合物的熱穩(wěn)定性、色 調(diào)變得好。催化劑中含有鎂化合物，且相對于共聚酯總量鎂元素的添加量為10 80ppm。 該鎂化合物是有機酸鎂或無機酸鎂，有機酸鎂是草酸鎂、丙酸鎂、丙烯酸鎂、乙酸鎂或硬脂 酸鎂；無機酸鎂是氫氧化鎂、硫酸鎂或氯化鎂。
本發(fā)明在聚合反應中加有磷化合物穩(wěn)定劑，且相對于共聚酯總量磷元素的添加量 為5 60ppm，如果磷元素添加到60ppm以上，則會過度抑制鈦化合物的活性，使得聚合反應 時間延長，導致聚合物色調(diào)的惡化；其中磷元素的添加量優(yōu)選10 50ppm。該磷化合物可 以是磷酸、亞磷酸、膦酸、或是它們的低級烷基酯和酚醛酯。具體是指磷酸、磷酸三甲基、磷 酸三乙基、磷酸三酚醛、亞磷酸、亞磷酸三甲基、甲基膦酸、酚醛膦酸、二苯基膦酸、甲基膦酸 甲酯、酚醛膦酸乙酯、二苯基膦酸酚醛酯、磷酰基乙酸乙酯。
為了使共聚酯的熱穩(wěn)定性和色調(diào)變得更好，本發(fā)明中金屬原子含量M和磷原子含 量P要求滿足下式[M]/[P] <15。金屬原子與磷原子的比值小于0.1、大于30時，聚 合反應很難進行生產(chǎn)率降低的同時，得到的聚合物的耐熱性不高，優(yōu)選1 < [M]/[P] ( 15。
另外本發(fā)明所用鈦化合物催化劑的結(jié)構(gòu)式(I)如下
權(quán)利要求
1.一種共聚酯，由二元酸、二元醇在催化劑的作用下進行聚合反應制得，其特征在于 構(gòu)成共聚酯的二元酸成分中，對苯二甲酸結(jié)構(gòu)單元含量為90mOl%以上，構(gòu)成共聚酯的二元 醇成分中，乙二醇結(jié)構(gòu)單元的含量為70 99mol %、帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二 元醇結(jié)構(gòu)單元的含量為1 30mOl%，且相對于共聚酯總量共聚酯中的銻元素含量彡5ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚酯，其特征在于所述二元酸和二元醇的摩爾比為 1 1. 15 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于構(gòu)成共聚酯的二元醇成分中，帶側(cè) 鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二元醇結(jié)構(gòu)單元的含量為6 20mol%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于所述帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下 的脂肪族二元醇是2-甲基-1，3-丙二醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于所述催化劑中含有鈦化合物，且相 對于共聚酯總量鈦元素的添加量為0. 5 30ppm ；所述催化劑中含有鎂化合物，且相對于共 聚酯總量鎂元素的添加量為10 80ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于聚合反應中加有磷化合物穩(wěn)定劑， 且相對于共聚酯總量磷元素的添加量為5 60ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于聚酯中金屬原子含量M和磷原子 含量P滿足下式1 ≤ [M]/[P] ≤15。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共聚酯，其特征在于所述鈦化合物催化劑的結(jié)構(gòu)式(I)如下
9. 一種權(quán)利要求1所述的共聚酯在制備纖維中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共聚酯及其用途，由二元酸、二元醇在催化劑的作用下進行聚合反應制得，構(gòu)成共聚酯的二元酸成分中，對苯二甲酸結(jié)構(gòu)單元含量為90mol％以上，構(gòu)成共聚酯的二元醇成分中，乙二醇結(jié)構(gòu)單元的含量為70～99mol％、帶側(cè)鏈且碳原子數(shù)為6以下的脂肪族二元醇結(jié)構(gòu)單元的含量為1～30mol％，且相對于共聚酯總量共聚酯中的銻元素含量≤5ppm。本發(fā)明聚合過程中使用非銻催化劑，對環(huán)境污染小，降低了紡絲過程中對噴絲孔的污染，具有環(huán)境安全性；聚酯的色調(diào)優(yōu)異，且所得到的共聚酯纖維耐熱性高，染色性能好。
文檔編號D01F6/92GK102030890SQ200910035630
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者吳亞薇, 青山雅俊, 顧櫻花 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司