一種改性聚酯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬聚酯改性技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改性聚酯及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)纖維自問世以來，因其優(yōu)異的性能而得到了迅猛地 發(fā)展，其產(chǎn)量已經(jīng)成為世界合成纖維之冠。聚酯纖維具有斷裂強度和彈性模量高，回彈性 適中，熱定型優(yōu)異，耐熱耐光性好以及耐酸耐堿耐腐蝕性等一系列優(yōu)良性能，且織物具有抗 皺、挺括性好等優(yōu)點，所以，聚酯纖維廣泛應用于服裝、工業(yè)絲等領(lǐng)域。
[0003] PET屬于對稱性的直鏈大分子，分子鏈不含有側(cè)鏈基團，規(guī)整性非常好，它的主鏈 含有剛性的苯環(huán)和柔性的烴基，而直接與苯環(huán)相連接的酯基與苯環(huán)又構(gòu)成了剛性的共軛體 系，從而制約了其柔性鏈段的自由旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響是明顯的，增加 了分子鏈段運動的壁壟，PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，溫度達到玻璃化溫度以上時，纖維大 分子鏈段發(fā)生劇烈運動，聚合物分子間空隙增大，自由體積增加。
[0004] 聚酯纖維只能用分散染料高溫高壓染色，不僅消耗能量，生產(chǎn)安全性差，而且影響 聚酯纖維的手感，和其它纖維的混紡織物也不能在常溫下同浴染色，因此聚酯纖維的常溫 常壓染色就成為必需解決的問題。同時功能改性也是纖維發(fā)展的一個方向，包括導電、抗靜 電、阻燃、抗紫外、遠紅外、抗菌、負氧離子、磁性、醫(yī)用抗凝血、芳香和消臭。改性聚酯的發(fā)明 將大幅度地提高聚酯的染色性能，在功能性方面也將有更大的舞臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種改性聚酯及其制備方法，本發(fā)明利用氨基脂肪酸乙二醇 酯在一定溫度條件時，自由體積的增加幅度遠遠大于聚酯大分子鏈的特性，提高了微小顆 粒進入聚酯內(nèi)部的程度，來提高聚酯的改性性能；同時由于氨基脂肪酸乙二醇酯分子中在 首位氨基的存在，增加其與聚酯大分子鏈之間的氫鍵作用，增加了它與聚酯的相容性以及 在聚酯中的分散，最大限度地減少了迀移。同時對聚酯結(jié)構(gòu)規(guī)整性、結(jié)晶性沒有破壞，保持 了聚酯的優(yōu)良性能。
[0006] 本發(fā)明的一種改性聚酯，由聚酯與氨基脂肪酸乙二醇酯構(gòu)成，所述氨基脂肪酸乙 二醇酯分散在所述聚酯的分子鏈間，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈間有 氫鍵作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈的相對位置固定；所述改性聚 酯在溫度為70?130°C條件下，聚酯內(nèi)部分子鏈間的自由體積空間增大10?30v/v% ;
[0007] 所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子結(jié)構(gòu)為：
[0008] H2N (CH2) nCOOCH2CH2OOC (CH2) n NH2 ；
[0009] 其中，η = 10 ?50。
[0010] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
[0011] 如上所述的一種改性聚酯，所述氨基脂肪酸乙二醇酯占所述改性聚酯的重量百分 比為0· 5?2. 5%。
[0012] 如上所述的一種改性聚酯，所述聚酯為PET，粘均分子量為15000?30000。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種改性聚酯的制備方法，包括以下步驟：
[0014] (1)氨基脂肪酸乙二醇酯的制備：
[0015] 1)將二元脂肪酸與甲醇以1:1. 5摩爾比的量加入反應器中，在濃硫酸的催化下， 加熱到80?110°C，回流酯化，冷卻，分離提純得到二元脂肪酸單甲酯；酯化時間通常為 2?3h ;所述二元脂肪酸為十二烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一種；反應方程式為：
[0016] HOOC (CH2) nCOOH+CH3OH - CH3OOC (CH2) nCOOH
[0017] 其中 η = 10 ?50。
[0018] 2)將所述二元脂肪酸單甲酯、四乙酸鉛和溴化鋰按摩爾比1:1:1溶在苯中，其中 二元脂肪酸單甲酯的濃度為0. 05?0. lmol/L，在氮氣氛圍下，在80?90°C反應，回流，當 不再有氣體產(chǎn)生時，加入一定量的稀硫酸反應2?3小時，然后洗滌、提純及干燥，得到產(chǎn)物 溴代脂肪酸；反應方程式為：
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種改性聚酯，其特征是：所述改性聚酯由聚酯與氨基脂肪酸乙二醇酯構(gòu)成，所述 氨基脂肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子鏈間，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚 酯的分子鏈間有氫鍵作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈的相對位置 固定；所述改性聚酯在溫度為70?130°C條件下，聚酯內(nèi)部分子鏈間的自由體積空間增大 10 ?30v/v% ; 所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子結(jié)構(gòu)式為： H2N (CH2) nCOOCH2CH2OOC (CH2) n NH2 ； 其中，n = 10?50。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚酯，其特征在于，所述氨基脂肪酸乙二醇酯占所 述改性聚酯的重量百分比為0. 5?2. 5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚酯，其特征在于，所述聚酯為PET，粘均分子量為 15000 ?30000。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征是包括以下步 驟： (1) 氨基脂肪酸乙二醇酯的制備： 1) 將二元脂肪酸與甲醇以1:1. 5摩爾比的量加入反應器中，在濃硫酸的催化下，加熱 到80?110°C，回流酯化，冷卻，分離提純得到二元脂肪酸單甲酯；所述二元脂肪酸為十二 烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一種； 2) 將所述二元脂肪酸單甲酯、四乙酸鉛和溴化鋰按摩爾比1:1:1溶在苯中，其中二元 脂肪酸單甲醋的濃度為〇. 05?0. lmol/L，在氮氣氛圍下，在80?90°C反應，回流，當不再 有氣體產(chǎn)生時，加入一定量的稀硫酸反應2?3小時，然后洗滌、提純及干燥，得到產(chǎn)物溴代 脂肪fe ; 3) 將溴代脂肪酸與15?25wt %的氨水按摩爾比1:2加入到反應器中，攪拌，在室溫下 反應，再將反應產(chǎn)物加熱蒸餾，且用冷水吸收氨氣，加熱蒸餾的溫度不超過70°C，直至無氣 泡產(chǎn)生，即停止蒸餾，然后進行冷卻和抽濾，濾餅用去離子水洗至無溴離子為止，將產(chǎn)品真 空干燥得到產(chǎn)物氨基脂肪酸； 4) 將乙二醇和氨基脂肪酸按摩爾比為1. 1:2攪拌均勻，并按氨基脂肪酸重量的1? 3 %加入濃度為40?50wt %的硫酸，進行酯化反應，酯化反應溫度為160?220°C，酯化水 餾出量達到理論值的90%以上為酯化反應終點；反應產(chǎn)物經(jīng)分離提純得到氨基脂肪酸乙 二醇酯； (2) 改性聚酯的制備，包括酯化反應和縮聚反應： 所述酯化反應： 采用對苯二甲酸和乙二醇作為原料，配成均勻漿料后進行酯化反應，得到酯化產(chǎn)物；酯 化反應在氮氣氛圍中加壓，壓力控制在常壓?0. 3MPa，溫度在250?260°C，酯化水餾出量 達到理論值的90%以上為酯化反應終點； 所述縮聚反應： 包括縮聚反應低真空階段和縮聚反應高真空階段： 所述縮聚反應低真空階段，在酯化產(chǎn)物中加入催化劑和穩(wěn)定劑，在負壓的條件下開始 縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260?270°C，反應 在所述縮聚反應低真空階段結(jié)束后加入氨基脂肪酸乙二醇酯，并攪拌； 所述縮聚反應高真空階段，經(jīng)所述縮聚反應低真空階段后，繼續(xù)抽真空，使反應壓力降 至絕對壓力小于l〇〇Pa，反應溫度控制在275?280°C，反應時間50?90分鐘； 時間為30?50分鐘； 制得改性聚酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征在于，所述乙二醇與所述 對苯二甲酸的摩爾比為1. 2?2. 0:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征在于，所述催化劑選自 三氧化二銻、乙二醇銻和醋酸銻中的一種，催化劑用量為所述對苯二甲酸重量的0. 01%? 0? 05%〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征在于，所述穩(wěn)定劑選自 磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亞磷酸三甲酯中的一種，穩(wěn)定劑用量為所述對苯二甲酸重量的 0. 01%?0. 05%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征在于，加入氨基脂肪酸乙 二醇酯后的攪拌，時間為15?20分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征在于，用去離子水洗至無 溴離子為止采用硝酸銀溶液檢測。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性聚酯的制備方法，其特征在于，所述濃硫酸是指質(zhì) 量濃度為70?80%的硫酸，濃硫酸加入量為二元脂肪酸的1?3wt% ;所述一定量的稀硫 酸是指質(zhì)量濃度為40?50%的硫酸，稀硫酸加入量為二元脂肪酸單甲酯的1?3wt%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改性聚酯及其制備方法，所述改性聚酯由聚酯與氨基脂肪酸乙二醇酯構(gòu)成，所述氨基脂肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子鏈間，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈間有氫鍵作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈的相對位置固定；所述改性聚酯在溫度為70～130℃條件下，聚酯內(nèi)部分子鏈間的自由體積空間增大10～30v/v％。
【IPC分類】D01F1-10, C08G63-78, D01F6-92, C08G63-183, C08K5-17
【公開號】CN104530395
【申請?zhí)枴緾N201410851547
【發(fā)明人】李文剛, 張富偉, 明丹, 劉文斌, 鈕臧臧, 王小雨
【申請人】江蘇恒力化纖股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月31日