[发明专利]一种新型聚酯扩链剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型聚酯扩链剂及其制备方法，特别是涉及一种可以显著提高聚酯的特性粘度且能降低体系中的羧基含量的新型聚酯扩链剂及其制备方法。

背景技术

含有酯基的高聚物材料，如聚对苯二甲酸乙二酯等，在混炼、挤出、注塑，纺丝等工序加工中，由于氧化、热、水气介质作用，大分子会发生降解，使分子量下降，造成材料性能下降，影响产物加工使用性能。如何最大限度的提高或恢复降解的高分子材料的性能，已经成为研究的重要领域之一。许多单位进行过扩链剂的研究，但相关专利和技术成果并不多，真正实现商品化的更是少之又少。

对于不同的聚酯扩链剂，Journal of Applied Polymer Science杂志Chain extenders forpolyester一文做了一系列的研究和探索，指出如双(2-噁唑啉)等双杂环化合物可以作为羧基反应型扩链剂。双噁唑啉是一种羧基反应型聚酯扩链剂，在熔融加工温度条件下，可与PET分子的端羧基发生偶联反应，使聚合物的分子链增长，从而使聚酯的特性粘度增大。但因双噁唑啉是羧基反应型扩链剂，聚合物中大量的羟基并不参加反应，致使扩链效率不高，增粘效果有限。其它还有羟基反应型扩链剂如二异氰酸酯、双环酸酐、双环氧类化合物也可用于PET扩链，由于聚酯中羟基和羧基相比，羟基占大部分，所以使用羟基反应型扩链剂在单纯提高PET分子量方面有独到的优势，但羟基反应型扩链剂不能有效降低体系中羧基含量。

中国专利CN100432306C采用均苯四甲酸酸酐作为扩链剂制备高模超低缩聚酯工业丝，扩链后的高黏度聚酯熔体粘度为1.05±0.02dL/g，含水率≤30ppm，羧基含量≤15mol/t。但由于酸酐只与PET中的端羟基反应，如将其与羧基反应型扩链剂联用作为聚酯的扩链剂应该起到更加优异的扩链效果。“扩链剂联用技术对PET扩链反应的影响”一文将噁唑啉和苯酐联用结果表明，扩链剂联用对于PET树脂增粘是一个良好的方法，可使扩链产物的特性粘度由0.62dL/g增至1.1dL/g，并且羧基含量降至很低，在一定的联用条件下扩链产物的热稳定性可保持在较好水平。但引入两种扩链剂使制备成本提高，同时也使反应体系的副反应增加，影响最终产品的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型聚酯扩链剂及其制备方法，也就是提供一种可以显著提高聚酯的特性粘度且能降低体系中的羧基含量的新型聚酯扩链剂及其制备方法。本发明的新型聚酯扩链剂中的酰亚胺结构可以与聚酯中的羟基发生反应，显著提高聚酯的特性粘度，噁唑啉可以与聚酯中的羧基发生扩链反应，提高粘度的同时降低体系羧基含量，降低聚酯加工和使用过程中的热降解。

本发明的一种新型聚酯扩链剂，在苯环的邻位分别含有o-(4，4-二甲基噁唑啉)和丁二酰亚胺结构，其结构式为

一种制备如上所述的新型聚酯扩链剂的方法，包括以下步骤：

a)将摩尔比为1∶2～2.8靛红酸酐与2-氨基醇溶解在氯苯(按20mg/L的比例)中，ZnCl₂作为催化剂，其加入量为靛红酸酐与2-氨基醇质量的0.08～0.20％，在100～120℃反应20～26h，将反应液去除氯苯溶剂后得到粗产物，重结晶提纯得到噁唑啉苯胺；

b)将所得噁唑啉苯胺按溶于乙醚(按45mg/L)中，待固体完全溶解后，加入与噁唑啉苯胺摩尔比为1∶0.75～0.9的丁二酸酐，在室温下搅拌反应2～6h，将反应产物过滤得到中间体，用于下一步合成；

c)将中间体、无水氯化锌与硅藻士按质量比1.0∶0.3～1.2∶6.0～7.5混合均匀，碾磨至细粉术，在功率为380～800W微波辐照下，加热5～20min，取出冷却至室温后，加入乙酸乙酯溶出产物后，进行过滤，将过滤后的滤液脱除乙酸乙酯溶剂，得到粗产品后，结晶即得新型聚酯扩链剂。

本发明的一种新型聚酯扩链剂的制备方法，其反应过程如下：

和现有技术相比本发明的特点是，根据本专利所制备的产品能与聚酯中存在的端羟基和羧基发生化学反应，达到扩链效果，使聚酯的粘度提高，且有效降低端羧基含量，提高熔体的均匀性，降低聚酯加工和使用过程中的热降解。

本发明的扩链剂制备工艺简单，合成所需原料方使易得，扩链剂的结构，分子量、反应活性侧基量可根据要求调整，且其用量少，特别适用于聚酯的扩链增粘反应，用其制备的聚酯产品具有分子量高、制备工艺简单、成本低的特点，且降低加工过程中的热降解，提高聚酯的使用价值。

具体实施方式