[发明专利]一种共聚酯及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚酯及其生产方法和用途。

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、末端基羧基和羟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，混入稳定剂的热塑性材料可能对聚酯制品的其它性能产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良耐水解性能的共聚酯。

本发明的技术解决方案是：

一种共聚酯，主要含有脂肪族二元醇结构单元、芳香族二元酸酯结构单元和如式1所示的含硅化合物结构单元，

   式1

其中n为1～20的整数，x为1或2，R为氢、碳原子数1～100的烷基或碳原子数6～100的芳香基，M为卤素、碳原子数1～20的烷氧基或碳原子数1～20的酰氧基。

更具体的说，R可以是氢、碳原子数1～100的直链或支链烷基，也可以是碳原子数6～100的芳香基。所说的芳香基可以列举的有苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基等芳香基团，这里芳香基团的一部分或全部氢可以被其它原子或取代基取代。本发明中R优选氢或苯基。

共聚酯中含硅化合物结构单元作为一种架桥结构，能够改善共聚酯的结晶和非晶形态，使结晶区部分微晶化、降低非晶区部分的活性，从而降低聚合物材料在高温高湿环境下的活动性，进而提高膜用聚酯的耐水解性。一般架桥剂支链越长，对聚酯耐水解性能的改善效果越好，但是如果架桥剂上支链太长的话，分子链的取向度变差，即分子链的规整性变差，会影响聚合物材料的力学性能如强度。

本发明中优选含硅化合物结构单元占共聚酯总重量的0.01～2.0wt%，更优选0.01～1.0wt%。当共聚酯中含硅化合物结构单元含量太小时，不能达到耐水解的效果；但是含量过多时，会影响最终共聚酯的耐热性等性能。

所述共聚酯中还优选含有来自于缓冲剂无机磷酸盐的磷元素，磷元素含量占共聚酯总量的5～200ppm；无机磷酸盐中金属元素与磷元素的摩尔比为0.5～2。

本发明还涉及一种共聚酯的生产方法，先将脂肪族二元醇、芳香族二元酸酯进行酯交换反应得到小分子聚合物，再将小分子聚合物进行缩聚反应得到聚酯，在酯交换反应后期或缩聚反应前期添加相当于最终共聚酯总量0.015～2.5wt%的如式2所示的含硅化合物，优选添加量为0.015～1.2wt%，

      式2

其中n为1～20的整数，x为1或2，R为氢、碳原子数1～100的烷基或碳原子数6～100的芳香基，M为卤素、碳原子数1～20的烷氧基或酰氧基。