[发明专利]常压阳离子染料可染聚酯及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种常压下阳离子染料可染的聚酯及其生产方法和用途。

背景技术

由芳香族二元酸和脂肪族二元醇共聚而得到的聚酯，被广泛地应用于树脂、纤维、薄膜等领域。当前，人们越来越重视环境保护和能源节省，在纤维应用方面，可在常压低温下使用阳离子染料进行染色的聚酯成为新的需求。

作为在一些已知的可在大气压力及在100℃或更低的温度下用阳离子染料染色的共聚酯聚合物和共聚酯纤维，株式会社晓星公司的中国专利CN101298493公开了可在大气压力下用阳离子染料染色的共聚酯聚合物、其制造方法、及其制得的共聚酯纤维。具体的是公开了一种共聚酯聚合物，该聚合物包含了占总二元酸组分的1摩尔％至20摩尔％的二元脂肪酸以及占总二元酸组分的1.0摩尔％至2.0摩尔％的具有金属磺酸盐的间苯二甲酸双羟乙酯，且聚合物末端羧基浓度为30当量/吨至50当量/吨。

但是，由该发明所制备的可在大气压力下用阳离子染料染色的共聚酯聚合物在纺丝性上存在较严重的缺陷，在纺丝过程中，滤压上升较快，因此难以在工业上应用。

另外，随着全球环境意识的增强，人们对聚酯中使用的催化剂是否环保，是否对人体有害提出新的和更高的要求，许多国家就针对此项要求制订了相关的法律和法规。但是，目前使用的聚酯催化剂都或多或少的含有对人体有害的重金属和有毒元素，难以达到相应法律法规的要求。

因此，人们需要一种能够制备可在大气压力下用阳离子染料染色的共聚酯聚合物和它的制备方法以及该聚合物所制造的纤维，且在制造和使用过程中还要环保，对人体无害。

发明内容

本发明的目的是提供一种可纺性良好、产品安全性良好、节省能源型的常压下阳离子染料可染的聚酯、该聚酯的制备方法，以及使用该聚酯所制造的纤维。

本发明重点要解决的问题是在生产中使用无毒环保的催化剂代替现用的对环境和人体有害的或含有重金属的催化剂、以及在纺丝过程中的可纺性问题。

本发明的技术方案是：一种常压阳离子染料可染聚酯，该聚酯由对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、聚亚烷基二醇及具有金属磺酸盐基团的间苯二甲酸二甲酯在可溶性钛系化合物的催化作用下共聚而成；相对于聚酯重量，聚酯中硫元素的含量为300～11000ppm，亚烷基二醇基团的含量为0.1～10wt％，钛元素的含量为1～1000ppm，锑元素含量为3ppm以下。

所述聚亚烷二醇优选聚乙二醇。

本发明的聚酯的熔点为220～240℃，聚酯的末端羧基含量为30当量/吨以下，优选25当量/ton以下。当末端羧基的含量大于30当量/ton时，会使共聚酯的耐热性降低，可纺性下降，且纱线性能差，强度低。本发明通过添加磷化合物稳定剂更有效地控制聚酯末端羧基含量，从而改善聚酯的耐热性，提高可纺性以及纱线性能；另外，磷化物稳定剂还可以有效地改善聚合过程中产生的异物量，很好地改善可纺性，减缓纺丝压力上升速度，提高纺丝周期，降低纺丝成本。

所述的磷化合物稳定剂可以是磷酸、亚磷酸、磷酸三甲酯等，其中优选五价的磷化物。磷化合物稳定剂的添加量以P元素相对于聚酯重量为5～150ppm来计算，优选5～100ppm。

本发明的聚酯中二甘醇DEG的含量为2.0wt％以下。当二甘醇的含量高于2.0wt％时，会使共聚酯的耐热性降低，可纺性下降，在纺丝过程中出现的断丝、飘丝现象。本发明在酯化反应或缩聚反应中还加入含钾元素化合物、含锂元素化合物或有机胺类化合物中的一种或几种作为碱性催化剂，其添加总量相对于聚酯总量为10ppm～5000ppm，有效地解决了聚酯中二甘醇含量偏高问题，从而提高了可纺性。

其中有机胺类催化剂为优选，主要由于它是不含有金属元素的催化剂，在异物的产生上少于含有金属元素的碱性催化剂，可以极大地改善聚酯的可纺性。

有机胺类催化剂优选氢氧化四乙基胺、三乙胺以及三正辛胺等，更优选氢氧化四乙基胺，一般加入氢氧化四乙基胺的含量为聚酯重量的10～2000ppm，此时可将聚酯的DEG含量控制在2.0wt％以下。

本发明的常压阳离子染料可染聚酯的生产方法，包括酯化反应和缩聚反应，具有金属磺酸盐基团的间苯二甲酸二甲酯在酯化反应阶段加入，聚亚烷二醇在聚合反应阶段加入；采用以对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为基础原料进行合成聚酯的工艺方法。在酯化反应中加入对苯二甲酸二甲酯(DMT)、乙二醇(EG)及具有金属磺酸盐基团的间苯二甲酸二甲酯，在聚合反应阶段加入聚亚烷二醇。

聚亚烷基二醇的添加量优选相对于聚酯重量为0.1～10wt％。