[发明专利]一种碱溶性共聚酯及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱溶性共聚酯及其制备方法和用途。

背景技术

碱溶性聚合物可广泛用于制成各种功能的纤维。比如，碱溶性聚合物可用于海岛复合纤维的海成分，经热碱水处理溶掉碱溶性聚合物得到超细纤维；或者将碱溶性聚合物与常规聚酯切片共混纺丝后，经适当碱处理可制成中空微多孔纤维，具有良好的吸湿排汗效果。此外，除了纤维领域，碱溶性聚合物还可应用于黏合剂、涂料等领域。

目前制备碱溶性聚合物的方法，通常先以对苯二甲酸、乙二醇为主要成份进行直接酯化，然后在聚合反应过程中加入第三组分间苯二甲酸-5-磺酸盐或间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐。直接酯化法生产得到的聚合物的末端羧基含量较高，耐热性不好。另外，虽然第三组分的加入能够赋予聚合物碱溶性能，但是由于在大分子上引入的带有磺酸基团的间位苯环结构的空间位阻效应，增大了大分子的内旋转活化能，且极性磺酸基团增加了分子链缠结点，使大分子链运动能力降低，限制了大分子链段的规则排列，使其结晶能力下降，进而导致聚合物熔体粘度急剧增加，对海岛复合纤维的制造和加工带来不良影响。因此，现有技术中通过加入第四组分聚乙二醇引入醚键，改善聚合物结晶性能的同时也有助于碱水解反应的进行。但是由于大分子链段中醚键的引入，聚合物的耐热性会进一步变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱溶性好、异物少且耐热性好的共聚酯及其制备方法，且该共聚酯可用于制备纤维。

本发明的技术方案：

一种碱溶性共聚酯，主要由乙二醇和对苯二甲酸二甲酯共聚而成，共聚酯的链段中含有如式1所示的结构单元A、如式2所示的结构单元B和式3所示的结构单元C，

     式1，

       式2，

—OCH₂CH₂OCH₂CH₂……OCH₂CH₂—    式3，

其中，结构单元B的总量占结构单元A和结构单元B总量的6～14mol%；结构单元C的分子量为300～3000，结构单元C的总量占共聚酯总量的5～20wt%；共聚酯中末端甲氧基含量为1～20eq/t，共聚酯的雾度为0.5～2%。

结构单元B中由于存在亲水性的磺酸基团，可以改善共聚酯的碱溶速度。共聚酯链端中结构单元B的总量占结构单元A和结构单元B总量的6～14mol%。当结构单元B的量低于6mol%时，共聚酯的碱溶性得不到有效的提高；当结构单元B的量高于14mol%时，虽然可以提高共聚酯的碱溶性能，但是聚合过程中聚合物的增粘效果严重，熔体流动性差，影响共聚酯的后续加工及纺丝性能。从共聚酯的碱溶性、加工纺丝性能等方面综合考虑，优选共聚酯链端中结构单元B的总量占结构单元A和结构单元B总量的8～12mol%。

共聚酯链段中的结构单元C为一种聚醚型结构，不仅可以提高共聚酯的碱溶性能，更主要的是它能改善由于结构单元B所带来的共聚酯加工及纺丝性能不良的问题，提高共聚酯的流动性。结构单元C的总量占共聚酯总量的5～20wt%。当共聚酯链段中结构单元C的总量占共聚酯总量低于5wt%时，不能进一步提高共聚酯的碱溶性且不能有效改善共聚酯的流动性能，当结构单元C的总量高于20wt%时，会导致共聚酯的熔融粘度低下，影响共聚酯的纺丝性。结构单元C的分子量为300～3000，在该分子量范围之内，既不会因为结构单元C的链段过短起不到提高共聚酯的碱溶解速度和改善其流动性的作用，也不会因为结构单元C的链段过长而影响共聚酯的耐热性和稳定性。结构单元C的分子量优选400～2000。

一种碱溶性共聚酯的生产方法，先由乙二醇和对苯二甲酸二甲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，

(1)在酯交换反应中加入以锂原子计相当于共聚酯总量0.1～1wt%的有机酸锂化合物作为酯交换催化剂；

(2)在酯交换反应中加入间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，其添加量为对苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠总量的7～15mol%；

(3)在缩聚反应前期添加占共聚酯总量5～20wt%的分子量为600～20000的聚乙二醇；

(4)在酯交换反应后期或缩聚过程中添加以磷原子计相当于共聚酯总量10～100ppm的稳定剂磷化合物。

上述酯交换催化剂有机酸锂化合物可以是醋酸锂、碳酸锂或甲酸锂。从共聚酯的纺丝性和色调方面考虑，优选醋酸锂。