[发明专利]一种聚酯及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酯及其生产方法。具体地说是与氨基硅油或羟基硅油共聚而形成的聚酯。

背景技术

聚酯因其优良的特性而被广泛用于单丝、纤维、薄膜和模制品等。然而，大部分的聚酯在高温潮湿条件下耐水解性不佳，极易受其残存末端羧基的催化而水解，造成物理性能的劣化。因此改善聚酯材料的耐水解性以适应越来越广泛及苛刻条件下的应用显得非常重要和必要。

在100℃以上，相对湿度为100％的条件下，聚酯的水解速度比同样温度下的热降解快104倍，比在空气中的氧化降解快500倍，这是因为聚酯主链含酯键，端基是羧基和羟基，聚酯耐水解性能较差，特别是因为聚酯水解为自加速反应，酸含量增加会加速水解，则端羧基的含量越高，聚酯的耐水解性越差。因此，通过控制聚酯树脂的端羧基含量，可以改善聚酯材料的水解稳定性。

国内外对聚酯的水解稳定性做了很多研究。早期的研究主要是通过添加低分子型封端剂，减少聚酯端羧基含量的方法来改善聚酯的水解性能。但低分子型封端剂的耐热性不好，易分解和挥发，故封端效果较差。为提高封端效果，通常通过添加过量的封端剂以弥补封端剂在高温反应时的损失。例如，日本专利公报特开昭61-39973、61-48531是以单唑啉为封端剂；中国专利CN1312327采用环氧基和胺基的高分子封端剂来封端，明显提高了聚酯的耐水解性能。但环氧材料的加入增大了聚酯的熔体粘度，对低温冲击强度也有影响。

因此为了解决以上存在的问题，必须使用一种有效的添加剂，它能显著改善聚酯的耐水解特性，且不影响其它性能。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题而提供一种具有优异耐水解性聚酯。本制备方法工艺简单、经济可行，且其制备的聚酯应用范围更广。

本发明的技术解决方案是：

一种聚酯，主要由对苯二甲酸、乙二醇和羟基硅油或氨基硅油在有机磷稳定剂和金属催化剂的作用下共聚而成，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1∶1.05～1.3，羟基硅油或氨基硅油的添加量为相对聚酯重量的0.01～10wt％；该聚酯中磷原子的含量P和金属原子的含量M满足式(1)和式(2)：

5ppm≤[P]≤100ppm    式(1)

0.1≤[M]/[P]≤30     式(2)。

磷原子的含量小于5ppm、大于100ppm时，共聚酯的耐热性不好，且聚合反应不能顺利进行因而生成效率低下。而当磷原子和金属离子含量的比值小于0.1ppm、大于30ppm时，聚合反应很难进行、生产率降低的同时，得到的聚合物的耐热性也不高。所以优选1≤[M]/[P]≤15。

本发明所述聚酯的末端羧基含量相对于聚酯重量为COOH≤30eq/t。当末端羧基的含量高于30eq/t时，聚酯的耐水解性能差，会限制它的使用范围。且同时共聚酯的耐热性也会降低。所以优选20eq/t以下。

本发明的聚酯中二甘醇DEG的含量为2.0wt％以下。此时共聚酯的耐热性非常好。DEG的含量超过2.0wt％时，会引起耐热性下降，所以优选DEG含量为1.5wt％以下。

对控制DEG的含量在本发明所要求的范围内的方法，并没有特别的限制。酯化反应开始时控制添加到反应装置里的乙二醇的量、控制反应温度或者反应压力。酯化反应开始时添加到反应装置里的乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比越高，DEG生成越多。所以优选对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1∶1.05～1.3，此时反应效果好且得到的聚合物中DEG的含量少。

本发明中所述羟基硅油结构通式如式(3)所示，所说氨基硅油的结构通式如式(4)所示：

式(3)

式(4)

其中R₁和R₂分别独立地为甲基、苯基或三氟丙基；A和B可分别独立地为C1～C20的饱和烷基，也可单独不存在或同时不存在；m为1～700的整数；R₃和R₄分别独立地为甲基、苯基或三氟丙基；C和D可分别独立地为C1～C20的饱和烷基，也可单独不存在或同时不存在；n为1～700的整数。

上述羟基硅油或氨基硅油为市售产品。

本发明使用的有机磷稳定剂没有特别的限制，可以是磷酸、亚磷酸、膦酸、或它们的低级烷基酯和酚醛酯。具体是指，磷酸、磷酸三甲基、磷酸三乙基、磷酸三酚醛、亚磷酸、亚磷酸三甲基、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、二苯基膦酸酚醛酯或磷酰基乙酸乙酯。在此不进行更具体的列举。