本發(fā)明涉及一種用于制備聚酯的組合物、聚酯及其制備方法，特別是涉及一種用于制備親水性聚酯的組合物、親水性聚酯及其制備方法。
背景技術(shù)：
：一般聚酯纖維所使用的材料都是疏水性聚酯[如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)]，導(dǎo)致一般聚酯纖維并不親水，造成由其所制得的衣服通常無法帶走身體所產(chǎn)生的汗水，穿起來給人悶熱不舒服的感覺；此外，其在干燥環(huán)境下也容易因摩擦而產(chǎn)生靜電，其除了會吸附灰塵外，在有油氣或火藥的存在下，也容易因靜電所產(chǎn)生的火花而有爆炸或發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。通過纖維表面處理或混摻親水材料可以改善聚酯纖維的親水性，但是其耐水洗牢度差，隨著水洗次數(shù)增加，親水性也會逐漸下降。另一種方法則為共聚合改質(zhì)法，此方法是利用具有親水性結(jié)構(gòu)的改質(zhì)劑(如含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯)與會形成疏水性聚酯的聚酯寡聚物共聚，以改善疏水性聚酯的親水性，此方法由于是通過化學(xué)鍵結(jié)使聚酯具有親水性結(jié)構(gòu)，因此后續(xù)所得聚酯纖維的親水性可永久存在，不會因水洗次數(shù)增加而下降。CN103073710A即公開一種共聚合改質(zhì)法，其是先使對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)進(jìn)行酯化反應(yīng)形成聚酯寡聚物，再混合作為改質(zhì)劑的間苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)進(jìn)行聚合反應(yīng)后，制得分子鏈間具有含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯結(jié)構(gòu)(即親水性結(jié)構(gòu))的親水性聚酯。然而，前述方法的制備過程中，由于PTA和EG經(jīng)酯化反應(yīng)所形成的聚酯寡聚物并無法和SIPE均勻混合，會產(chǎn)生相分離，因此在經(jīng)聚合反應(yīng)后所制得的親水性聚酯，其親水性結(jié)構(gòu)也無法均勻分布在PET分子鏈間而會形成親水性嵌段(block)；又，由于親水性嵌段內(nèi)的離子鍵數(shù)量高，分子間的作用力大，導(dǎo)致聚酯分子鏈會聚集在一起變成膠體，進(jìn)而后續(xù)進(jìn)行紡絲時(shí)容易堵塞紡嘴，且親水性嵌段的磺 酸鹽含量高，在進(jìn)行染色時(shí)，該親水性嵌段區(qū)域也會有深染現(xiàn)象發(fā)生而使織品的染色呈現(xiàn)不均勻。根據(jù)前述說明可知，如何找到一種用于制備親水性聚酯的組合物及親水性聚酯的制備方法，使后續(xù)所制得的親水性聚酯，其含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯親水性結(jié)構(gòu)能均勻分布在聚酯分子鏈間，成為目前需解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于制備親水性聚酯的組合物，其后續(xù)所制得的親水性聚酯中，含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯親水性結(jié)構(gòu)能均勻分布在聚酯分子鏈間。本發(fā)明的用于制備親水性聚酯的組合物包含聚酯寡聚物、含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯及下列式(I)所示的相容劑：在式(I)中，X1、X2及X3分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2～C4伸烴基；Y1及Y2分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C4～C12脂肪族伸烴基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6～C12伸芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸芳烷基、或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸烷芳基；R1表示氫或C1～C2伸烴基；M表示堿金族金屬離子；k表示1～10中的任一個整數(shù)；m及n分別相同或不同地表示0～50中的任一個整數(shù)，且4≤m+n≤50。本發(fā)明的第二目的在于提供一種親水性聚酯的制備方法，其所制得的親水性聚酯中，含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯親水性結(jié)構(gòu)能均勻分布在聚酯分子鏈間。本發(fā)明的親水性聚酯的制備方法包含下列步驟：(1)混合有機(jī)二元酸及二元醇，并進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到聚酯寡聚物；(2)混合該聚酯寡聚物、含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯及下列式(I)所示的相容劑，得到前驅(qū)混合物：在式(I)中，X1、X2及X3分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2～C4伸烴基；Y1及Y2分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C4～C12脂肪族伸烴基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6～C12伸芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸芳烷基、或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸烷芳基；R1表示氫或C1～C2伸烴基；M表示堿金族金屬離子；k表示1～10中的任一個整數(shù)；m及n分別相同或不同地表示0～50中的任一個整數(shù)，且4≤m+n≤50；及(3)使該前驅(qū)混合物進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到該親水性聚酯。本發(fā)明的第三目的在于提供一種親水性聚酯，是由前述的用于制備親水性聚酯的組合物所制得，在該親水性聚酯中，含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯親水性結(jié)構(gòu)能均勻分布在聚酯分子鏈間。本發(fā)明的有益效果是：由于該式(I)的相容劑同時(shí)具有疏水性嵌段及親水性嵌段，所以在制備親水性聚酯的過程中，疏水性嵌段可和聚酯寡聚物相容，親水性嵌段可和含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯兼容，使原本無法均勻混合而會產(chǎn)生相分離的聚酯寡聚物與含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯于反應(yīng)過程中能均勻混合在一起，因此，由本發(fā)明的組合物及制備方法所制得的親水性聚酯中，其含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯親水性結(jié)構(gòu)能均勻分布在聚酯分子鏈間，而能避免后續(xù)進(jìn)行紡絲時(shí)容易堵塞紡嘴或所制得織品的染色呈現(xiàn)不均勻的問題。此外，又由于該式(I)的相容劑在制備親水性聚酯的過程中也會參與聚合 反應(yīng)，所以在最終所制得的產(chǎn)物中并不會留存相容劑，從而影響后續(xù)加工作業(yè)的進(jìn)行。以下將就本
發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明：[用于制備親水性聚酯的組合物]本發(fā)明用于制備親水性聚酯的組合物包含聚酯寡聚物、含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯及相容劑。較佳地，本發(fā)明用于制備親水性聚酯的組合物還可以包含添加劑，該添加劑是選自于催化劑、安定劑或前述的組合。以下再就相容劑、聚酯寡聚物、含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯、催化劑及安定劑進(jìn)行說明：<相容劑>本發(fā)明用于制備親水性聚酯的組合物中的相容劑由下列式(I)所示。在式(I)中，X1、X2及X3分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2～C4伸烴基，較佳地，X1、X2及X3分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2～C4伸烷基。更佳地，X1、X2及X3分別相同或不同地表示C2～C4伸烷基。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，X1、X2及X3表示伸乙基。在式(I)中，Y1及Y2分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C4～C12脂肪族伸烴基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6～C12伸芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸芳烷基、或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸烷芳基，較佳地，Y1及Y2分別相同或不同地表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C4～C12伸烷基或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6～C12伸芳基。更佳地，Y1及Y2分別相同或不同地表示C4～C12伸烷基或C6～C12伸芳基。又更佳地，Y1及Y2分別相同或不同地表示伸苯基、C4～C10伸烷基或 在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，Y1及Y2分別相同或不同地表示伸苯基或伸己基。在式(I)中，R1表示氫或C1～C2伸烴基。較佳地，R1表示氫、甲基或乙基。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，R1表示甲基。在式(I)中，M表示堿金族金屬離子。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，M表示鈉離子。在式(I)中，k表示1～10中的任一個整數(shù)，較佳地，k表示2～5中的任一個整數(shù)。在式(I)中，m及n分別相同或不同地表示0～50中的任一個整數(shù)，且4≤m+n≤50，較佳地，10≤m+n≤30。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該相容劑具有下式(IV)的結(jié)構(gòu)：<聚酯寡聚物>該聚酯寡聚物是由有機(jī)二元酸和二元醇經(jīng)酯化反應(yīng)后所得，而該有機(jī)二元酸與該二元醇的詳細(xì)說明同后面[親水性聚酯的制備方法]的<步驟(1)>中的有機(jī)二元酸與二元醇所述。<含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯>較佳地，該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯是由間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉(SIPM)和二元醇進(jìn)行酯化反應(yīng)后所得。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯為間苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)。較佳地，該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯與用于合成該聚酯寡聚物所使用的有機(jī)二元酸的摩爾數(shù)比范圍為0.01：1～0.1：1。較佳地，該相容劑與該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯的重量比范圍為0.1：100～5：100。當(dāng)該相容劑與該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯的重量比大于5：100時(shí)，后續(xù)所制得親水性聚酯的數(shù)目平均序列分布長度(L)較高，即表示親水性結(jié)構(gòu)較不易分散在聚酯分子鏈間。更佳地，該相容劑與該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯的重量比 范圍為0.5：100～2：100。<催化劑>更佳地，該催化劑為銻催化劑，該銻催化劑舉例但不限于醋酸銻或三氧化二銻。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該催化劑為醋酸銻。更佳地，該催化劑與用于合成該聚酯寡聚物所使用的有機(jī)二元酸的重量比范圍為150：1,000,000～400：1,000,000。<安定劑>該安定劑可用于降低酸官能基，以避免酸官能基會催化副反應(yīng)進(jìn)行。更佳地，該安定劑是選自于磷酸及其酯、亞磷酸及其酯、或前述的組合，該安定劑舉例但不限于磷酸三苯酯。[親水性聚酯的制備方法]<步驟(1)>本發(fā)明親水性聚酯的制備方法的步驟(1)為混合有機(jī)二元酸及二元醇，并進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到聚酯寡聚物。較佳地，該步驟(1)的有機(jī)二元酸是選自由下列式(II)化合物所構(gòu)成群組中的至少一種化合物：HOOC－U－COOH(II)在式(II)中，U表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C4～C12脂肪族伸烴基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6～C12伸芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸芳烷基、或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7～C12伸烷芳基。更佳地，U表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C4～C12伸烷基、或經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6～C12伸芳基。又更佳地，U表示C4～C12伸烷基或C6～C12伸芳基。又更佳地，U表示C4～C10伸烷基、伸苯基或該式(II)化合物舉例但不限于丁二酸、戊二酸、己二酸(AA)、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸、對苯二甲酸(PTA)或2,6-萘二甲酸。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該有機(jī)二元酸為對苯二甲酸、及對苯二甲酸與己二酸的組合。較佳地，該步驟(1)的二元醇是選自由下列式(III)化合物所構(gòu)成群組中的至少一種化合物：HO－T－OH(III)在式(III)中，T表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2～C4伸烴基。更佳地，T表示經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2～C4伸烷基。又更佳地，T表示C2～C4伸烷基。該式(III)化合物舉例但不限于乙二醇(EG)、丙二醇、1,4-丁二醇或2-甲基-1,3-丙二醇。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該二元醇為乙二醇。較佳地，該二元醇與該有機(jī)二元酸的摩爾數(shù)比范圍為1.1：1～2：1。更佳地，該二元醇與該有機(jī)二元酸的摩爾數(shù)比范圍為1.15：1～1.4：1。較佳地，該步驟(1)的酯化反應(yīng)溫度范圍為240～260℃。<步驟(2)>本發(fā)明親水性聚酯的制備方法的步驟(2)為混合該聚酯寡聚物、含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯及相容劑，得到前驅(qū)混合物。較佳地，該步驟(2)為混合該聚酯寡聚物、含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯、相容劑及添加劑，得到前驅(qū)混合物，該添加劑是選自于催化劑、安定劑或前述的組合。而該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯、相容劑、催化劑及安定劑的詳細(xì)說明分別同前面[用于制備親水性聚酯的組合物]中的<含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯>、<相容劑>、<催化劑>及<安定劑>所述。<步驟(3)>本發(fā)明親水性聚酯的制備方法的步驟(3)為使該前驅(qū)混合物進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到該親水性聚酯。較佳地，該步驟(3)的聚合反應(yīng)溫度范圍為260～290℃。[相容劑的制備方法]本發(fā)明組合物中的相容劑是借由將疏水嵌段寡聚物與親水嵌段寡聚物進(jìn)行共聚合反應(yīng)后制得。較佳地，該共聚合反應(yīng)的溫度范圍為220～240℃。<疏水嵌段寡聚物>該疏水嵌段寡聚物是由有機(jī)二元酸與二元醇進(jìn)行酯化反應(yīng)后所制得，而該有機(jī)二元酸與該二元醇的詳細(xì)說明同前面[親水性聚酯的制備方法]的<步驟(1)>中的有機(jī)二元酸與二元醇所述。較佳地，當(dāng)該有機(jī)二元酸為芳香族二元酸時(shí)，該酯化反應(yīng)的溫度 范圍為240～260℃；當(dāng)該有機(jī)二元酸為脂肪族二元酸時(shí)，該酯化反應(yīng)的溫度不高于230℃。較佳地，在進(jìn)行該酯化反應(yīng)時(shí)，該二元醇的摩爾數(shù)大于該有機(jī)二元酸的摩爾數(shù)。<親水嵌段寡聚物>該親水嵌段寡聚物是由含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯與二元醇單體進(jìn)行酯化反應(yīng)后所制得，而該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯的詳細(xì)說明同前面[用于制備親水性聚酯的組合物]中的<含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯>所述；該二元醇的詳細(xì)說明同前面[親水性聚酯的制備方法]的<步驟(1)>中的二元醇所述。較佳地，該親水嵌段寡聚物是在催化劑的存在下進(jìn)行酯化反應(yīng)。更佳地，該催化劑為鈦催化劑。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該鈦催化劑為鈦酸四丁酯。較佳地，在進(jìn)行該酯化反應(yīng)時(shí)，該含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯的摩爾數(shù)大于該二元醇的摩爾數(shù)。附圖說明本發(fā)明的其他的特征及功效，將于參照圖式的實(shí)施方式中清楚地呈現(xiàn)，其中：圖1是一張NMR光譜，說明實(shí)施例1的親水性聚酯上不同位置氫的訊號；圖2是一張NMR光譜，說明比較例1的親水性聚酯上不同位置氫的訊號；圖3是一張NMR光譜，說明實(shí)施例2的親水性聚酯上不同位置氫的訊號；及圖4是一張NMR光譜，說明實(shí)施例3的親水性聚酯上不同位置氫的訊號。具體實(shí)施方式本發(fā)明將就以下實(shí)施例來作進(jìn)一步說明，但應(yīng)了解的是，該實(shí)施例僅為例示說明之用，而不應(yīng)被解釋為本發(fā)明實(shí)施的限制。<制備例1>制備相容劑[式(IV)]制備例1的相容劑是依據(jù)下列步驟所制得：步驟(a)[制備疏水嵌段寡聚物]：于一個不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)加入0.89mol對苯二甲酸(PTA)及1.0mol乙二醇(EG)，在氮?dú)猸h(huán)境下，升外溫至250℃后進(jìn)行酯化反應(yīng)，制得該疏水嵌段寡聚物。步驟(b)[制備親水嵌段寡聚物]：于另一個不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)加入1mol間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉(SIPM)、0.5mol乙二醇(EG)及300ppm(相對于SIPM與EG的總重)鈦酸四丁酯，在氮?dú)猸h(huán)境下，先升外溫至200℃后，于2小時(shí)內(nèi)再升溫至230℃，接著進(jìn)行酯化反應(yīng)，制得該親水嵌段寡聚物。步驟(c)[制備相容劑]：將步驟(a)所得的疏水嵌段寡聚物與步驟(b)所得的親水嵌段寡聚物，于230℃及隔離氧氣的環(huán)境下混合，進(jìn)行共聚合反應(yīng)1小時(shí)后，制得該式(IV)的相容劑。<實(shí)施例1、比較例1>制備親水性聚酯實(shí)施例1與比較例1的親水性聚酯是根據(jù)表1選擇所添加各成分的物種及添加量，再依據(jù)下列步驟所制得。表1步驟(1)：于配備有抽真空系統(tǒng)的不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)加入有機(jī)二元酸及二元醇，于氮?dú)猸h(huán)境下，升外溫至250℃，接著開始攪拌并進(jìn)行酯化反應(yīng)，直至酯化率達(dá)92％后，得到聚酯寡聚物。步驟(2)：將含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯、相容劑及催化劑加入該步驟(1)所得的聚酯寡聚物中，攪拌10分鐘后，得到前驅(qū)混合物[即本發(fā)明用于制備親水性聚酯的組合物]。步驟(3)：于內(nèi)溫275℃及真空環(huán)境下，使該步驟(2)所得的前驅(qū)混合物進(jìn)行聚合反應(yīng)，至扭力值達(dá)到設(shè)定值后，停止反應(yīng)，接著下料切粒并進(jìn)行烘干，最終得到該親水聚合物。需說明的是，前述的設(shè)定值會因所使用的反應(yīng)器機(jī)臺不同而有所不同，因此需依照所使用的反應(yīng)器機(jī)臺來調(diào)整設(shè)定值。<實(shí)施例2～3>制備親水性聚酯實(shí)施例2～3的親水性聚酯的制備方法與實(shí)施例1相似，其差別在于，實(shí)施例2～3是依據(jù)下表2選擇所添加各成分的物種及添加量。表2<聚酯中親水性結(jié)構(gòu)(含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯結(jié)構(gòu))的數(shù)目平均序列分布長度(L)分析>a.測定實(shí)施例1～3與比較例1所得親水性聚酯的核磁共振(NMR)光譜：實(shí)施例1～3與比較例1所得的親水性聚酯的NMR光譜分別如圖1～4所示。需說明的是，在圖1～4中，a位置的訊號所指為親水性聚酯中與另一個親水性結(jié)構(gòu)相鄰的親水性結(jié)構(gòu)上苯環(huán)的氫(即下式V中的a位置)，b位置的訊號則為親水性聚酯中與PET相鄰的親水性結(jié)構(gòu)上苯環(huán)的氫(即下式VI中的b位置)，且圖1～4中，a位置與b位置訊號的積分值A(chǔ)(a位置)與B(b位置)分別如整理下表3所示。表3AB實(shí)施例1圖10.00040.0065比較例1圖20.00430.0026實(shí)施例2圖300.0053實(shí)施例3圖400.0054b.計(jì)算實(shí)施例1～3與比較例1所得親水性聚酯的數(shù)目平均序列分布長度(L)：根據(jù)上表3中a位置與b位置訊號的積分值A(chǔ)與B及下列公式I分別計(jì)算出實(shí)施例1～3與比較例1所得親水性聚酯的數(shù)目平均序列分布長度(L)，所得結(jié)果整理如下表4。需說明的是，當(dāng)L為1時(shí)，表示親水性結(jié)構(gòu)已完全分散在聚酯分子鏈間(即不含上式VI的結(jié)構(gòu))，且L值越大，表示聚酯分子鏈間的親水性結(jié)構(gòu)越不分散(即會有比例較高的上式V的結(jié)構(gòu))。[公式I]表4L實(shí)施例11.06比較例12.65實(shí)施例21實(shí)施例31c.結(jié)果與討論：根據(jù)上表4結(jié)果，在制備親水性聚酯的過程中，添加有式IV相容劑的實(shí)施例1～3，其L值皆明顯低于未添加相容劑的比較例1，說明實(shí)施例1～3的親水性聚酯，相較于比較例1，其親水性結(jié)構(gòu)于聚酯分子鏈間的分布較為分散，且實(shí)施例2與3的L值為1，表示其親水性結(jié)構(gòu)已完全分散在聚酯分子鏈間(即不含上式V的結(jié)構(gòu))；此外，PTA、EG、SIPE及醋酸銻添加量皆相同的實(shí)施例1與比較例1相較，實(shí)施例1的L值(L＝1.06)低于未添加相容劑的比較例1(L＝2.65)，更可以說明，在制備過程中添加相容劑能使親水性結(jié)構(gòu)均勻分布在聚酯分子鏈間。綜上所述，借由相容劑[式(I)]的添加，本發(fā)明用于制備親水性聚酯的組合物及親水性聚酯的制備方法，其后續(xù)所制得的親水性聚酯中，含磺酸金屬鹽基的間苯二甲酸酯親水性結(jié)構(gòu)能均勻分布在聚酯分子鏈間，所以確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。以上所述者，僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡依本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3