[发明专利]一种聚酯PTT的改性剂间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸钠的多组分催化合成方法

说明书

本发明提供一种聚酯PTT的改性剂间苯二甲酸二丙二醇酯‑5‑磺酸钠的多组分催化合成方法（SIPP）方法，所述方法，包括SIPP合成；所述SIPP合成，包括第一阶段合成反应、第二阶段合成反应、降温。本发明制备的SIPP的溶液，不会析出固体，放置一年后，在丙二醇中的含量不低于39.5%，皂化值不低于115 mgKOH/g、酸值不高于0.8mgKOH/g，稳定性良好。本发明制备的SIPP的纯度为95‑95.47%（液相色谱）。

技术领域

本发明涉及一种多组分催化剂合成间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸钠方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是继20世纪50年代聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和70年代聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）之后研发的一种极具发展前途的新型聚酯高分子材料，PTT纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性,具有良好的加工性能、电气性能、机械性能和尺寸的稳定性。PTT纤维保持了PET纤维的优良的抗皱性和耐化学性，以及优异的回弹性，强度满足纺织要求。PTT玻璃化温度比PET低，在无载体常压沸染情况下，染料分子渗透深度大，色泽均匀，色牢度高,把各种纤维的优良服用性能集于一身，可以广泛用于衣料、产业、装饰和工程塑料等各个领域。但由于PTT分子链中没有亲染料基团存在，导致传统的PTT纤维只能用分散染料进行染色，与阳离子染料染色相比,分散染料染色存在环保效果差、色谱不全、色泽不艳、设备投资成本高等缺点，在一定程度上限制了PTT在纤维上的应用。国内外PTT行业上加入间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸钠（SIPP）等对其进行改性，随着SIPP加入量的增加，改性PTT的玻璃化转变温度、结晶温度逐渐升高，熔点呈减小趋势，而SIPP的加入对PTT的热降解影响不大；加入聚乙二醇（PEG）对改性PTT的流变性能有所改善；随着第三单体SIPP添加量的增加，改性PTT纤维对阳离子染料的上染率增大，加入聚乙二醇上染速率及最终上染率提高。为此，改性剂SIPP的合成工艺研究日益引起科研人员的高度重视与关注。

国内现有的SIPP及其接近的研究成果主要有：

浙江理工大学刘恒山，江长明，姚玉元等在《合成纤维》2011年 第5期12-15页发表论文《间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸钠的合成工艺》提出了以钛酸四丁酯作为催化剂、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)和1,3-丙二醇(1,3-PDO)为原料,采用酯交换法合成SIPP的工艺。

陈辉在青岛大学硕士论文《水溶性聚酯的合成与性能研究》（2004年）中研究了以氧化二丁基锡作为催化剂、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)与1,2-丙二醇(1,2-PDO)为原料,采用酯交换法合成SIPP同系物的工艺。

国内现有的SIPP合成主要是两条工艺路线，一是间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠在催化剂存在下与1,3-丙二醇反应；一是间苯二甲酸-5-磺酸钠在催化剂存在下与1,3-丙二醇反应；利用三单体工艺废水浓缩料生产改性剂SIPP国内外尚未有报道。

现有技术合成SIPP 存在以下技术问题：

（1）现有技术中制备的SIPP溶液的含量一般有20%、40%两种，其中含量40%的容易出现析出固体的现象，溶液稳定性不好。主要原因是：合成 SIPP产品时酯化率（或酯交换率）偏低，反应产物中有单酯化合物，还有未反应的SIPM、SIPA在丙二醇中常温条件下溶解性不好，容易析出。

（2）现有技术制备的SIPP的纯度低，SIPP纯度小于78%（液相色谱法）；

一方面是因为酯化率低（或酯交换率低）反应不完全，一方面是因为现有技术制备SIPP时由于催化剂以及工艺条件选择不当导致SIPP发生过度聚合、氧化、焦化等副反应，生成多种杂质，在后续用于合成聚酯PTT时会影响分子结构的规整性和嵌段分布的均匀性。

（3）现有技术制备的SIPP溶液，酸值较高。酸值直接影响后续制得的聚酯成品的质量指标与使用，主要影响聚酯PTT成品的颜色、特性粘度、聚合时分子嵌段分布及规整性，纺丝时的断丝率。