[发明专利]一种共聚酯及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚酯及其制备方法和用途。

背景技术

聚酯，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PPT）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等，由于其本身所具有的优异的机械、物理和化学性能，被广泛用作纤维、薄膜、树脂和其他模塑产品。

在干热情况下，聚酯的耐水解性极佳，它比同样温度下的氧化降解要稳定5000倍，比同样温度下的热降解稳定1000倍；但在湿热下聚酯链段却极易发生水解断裂，在100℃以上、相对湿度100%的条件下，聚酯的水解速度比相同温度下的热降解快10⁴倍，比在空气中的氧化降解快500倍。这是因为聚酯主链中的酯键、末端基羧基导致聚酯的耐水解性能较差，特别是聚酯水解为自加速反应，酸含量增加会加速水解。所以聚酯末端羧基的含量越高，其耐水解性越差。水解使得聚酯材料的力学及其他性能迅速恶化，这就极大地限制了它在一些要求湿热的产业上的应用。

因此，为了扩展聚酯的应用领域，国内外对聚酯的水解稳定性作了不少的研究。早在1959年，Daniels就提出通过减少聚酯端羧基含量的方法来改善聚酯的水解稳定性，之后，有人提出交联、表面涂层等方法，但较多的还是通过添加助剂的方法来达到的。

目前大多以加入含有功能官能团的封端剂来改进聚酯的耐水解性。专利CN 1312327A公开了通过使用含有环氧和氨基基团的高分子封端剂来改善聚酯的耐水解性，但该种封端剂的制备过程复杂，另外环氧基团化合物的共混反应活性不高，需要大量的添加，这就导致了成本增加。国际申请WO83/1253公开了通过加入将某些预掺混到另一热塑性材料中的聚酯稳定剂可以提高聚酯单丝的水解稳定性，推荐的稳定剂为碳化二亚胺。但是，混入稳定剂的材料在使用过程中会分解产生有害气体，同时会对聚酯制品的其它性能产生不利的影响。

    新戊二醇，又名2，2-二甲基-1，3-丙二醇（以下称为NPG），是一种应用广泛的工业原料，广泛应用于各种饱和聚酯、不饱和聚酯的生产中，例如专利申请201110268958.5，申请专利200680030377.5都是利用NPG控制聚酯的结晶性能，达到聚合物的高透明性，做聚酯薄膜产品。但是这些公知例中都没有涉及如何利用聚酯中催化剂和利用NPG来提高聚酯的耐加水分解性能，更没有达到既不影响聚酯的加工使用性能，耐热性能，同时到达优异耐加水分解的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、加工性能优异的耐水解共聚酯及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种共聚酯，该共聚酯链段中主要含有对苯二甲酸二元醇酯结构单元，所述二元醇结构单元中至少含有新戊二醇结构单元，新戊二醇结构单元占对苯二甲酸结构单元的12～100mol%；并且该共聚酯中含有P元素和金属元素，其中，金属元素中至少包含一种相对原子质量为5～80的金属元素，P元素含量为相当于共聚酯重量的5～200ppm，金属元素总量与P元素的摩尔比(M/P)为0.5～15。

新戊二醇（2，2-二甲基-1，3-丙二醇，简称NPG）是一种带有侧链的脂肪族二元醇，在共聚酯链段中，该结构单元可以改善共聚酯的结晶及非晶结构，提高共聚酯耐水解性能，且NPG结构单元与共聚酯中的P元素和金属元素共同作用后，共聚酯的耐热性和耐水解效果更好。本发明中相对于对苯二甲酸结构单元，NPG结构单元的含量为12～100mol%，优选20～100mol%，更优选30～80mol%。

在构成共聚酯的二元醇成分中，除了上述NPG结构单元外，还可以含有各种结构的二元醇结构单元，优选含有占对苯二甲酸结构单元0～88mol%的乙二醇、丙二醇、丁二醇结构单元中的一种或几种。上述列举的几种二元醇与对苯二甲酸反应得到的共聚酯具有优异的耐热性和可加工性。

本发明所述的共聚酯中含有来自于稳定剂磷化合物的P元素，其含量占共聚酯重量的5～200ppm，P元素含量过低会影响其与聚酯中金属元素的配位作用效果，导致共聚酯的耐热性、耐水解性能下降；如果P元素的量高于200ppm，则会使共聚酯的色调变差、透明度下降，同时也会带来耐水解性能的下降的问题。共聚酯中P元素含量优选10～120ppm。