一種芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種芳香族聚酯?脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制備方法，該共聚酯是由對苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇縮聚而成，且共聚酯的無規度0.05≤B≤0.95，特性粘度為0.5～1.2dL/g，熔點為160～250℃，玻璃化轉變溫度為40～77℃，色相b值為1～8，二甘醇含量≤1.5％。本發明專利技術制備的芳香族聚酯?脂肪族聚酯嵌段共聚酯色相優異，而且所紡制纖維兼具優異的分散染料常壓染色性能和尺寸穩定性能。本發明專利技術所提供的制備方法，能耗低、生產效率高、產品質量穩定性好，易于大規模工業化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高分子
，具體地說，涉及一種芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制備方法。
技術介紹
聚酯纖維具有斷裂強度高、形態穩定、挺括性好、抗皺免燙、易洗易干等優點，是一種比較理想的紡織纖維。聚酯纖維的這些優良的物理和機械性能取決于其高度立體規整的大分子鏈結構以及高結晶度和取向度的凝聚態結構，但是這些結構特性也給聚酯纖維帶來了不易染色的問題。聚酯纖維分子結構中只有極性較小的酯基，缺乏能與染料發生鍵合作用的活性基團，只能采用分散染料進行染色。而分散染料屬于非離子型染料,分子尺寸較大,水溶性較低,同時聚酯纖維的吸水性較差，在水中不易膨脹,所以用常規方法染色時,染料的分散質點難以從溶液進入纖維，即使在沸騰狀態下上染率也很低。聚酯纖維的染色通常采用高溫高壓染色法和載體常壓沸染法。聚酯纖維采用載體法染色時，由于載體在纖維內部可起到內增塑作用有利于染料在纖維內部的擴散,但殘留的載體會使染料的耐光性變差,并引起污染。迫于環保壓力,載體染色法逐漸退出歷史舞臺,高溫高壓染色法已成為主流。但高溫高壓染色法存在能耗高、難以連續化工業生產的缺點,且難以與不耐高溫的棉、羊毛、真絲等天然纖維以及氨綸等彈性纖維同浴染色，這嚴重的限制了聚酯纖維的應用范圍。因此，常壓可染改性聚酯纖維的研究開發一直備受學術界和工業界的廣泛關注。目前，常壓可染改性聚酯纖維的制備主要是通過物理改性或化學改性的方法改變聚酯纖維的分子結構或超分子結構,引入染料分子接受基或增大容納染料分子的空間，從而實現改性聚酯纖維的常壓可染。申請號為200410042544.0的中國專利公開了一種由對苯二甲酸法采用對苯二甲酸作為原料制備的易染色聚酯共聚物和其制備方法，以聚酯共聚物為基準，數均分子量為200～2000的1～10wt％聚亞烷基二醇醚與對苯二甲酸共聚得到易于染色的聚酯共聚物。由于聚亞烷基二醇醚的醚鍵比聚酯的酯鍵具有更小的結合能，因此易染色聚酯共聚物較常規聚酯耐熱性差，而且在制備過程中因改性劑聚亞烷基二醇醚在高溫反應條件下的熱降解，易導致易染色聚酯共聚物的色相較常規聚酯劣化。申請號為02111210.X的中國專利公開了一種分散性染料易染功能性共聚酯纖維和制備方法，分散性染料易染功能性共聚酯切片是以對苯二甲酸、乙二醇為原料，加入2～100mol％(相對于對苯二甲酸)間苯二元酸的第三單體進行共聚而成。由于在聚酯大分子上添加了間苯基團的第三單體，使得大分子的規整性下降，結晶能力減弱，非晶區含量增多，結構疏松，從而使由共聚酯切片所紡制的纖維具有分散染料常壓可染性。但是由于分散性染料易染功能性共聚酯為無規共聚物，分子結構規整性差、結晶能力較弱，從而使其纖維尺寸穩定性較差，在沸水條件下易發生較大程度的收縮。申請號為200910174783.4的中國專利公開了可染色的聚酯纖維，一種可染色的聚酯纖維，是由一改質聚酯所制得，該改質聚酯包含：一聚酯，其是由一芳香族二羧酸與一脂肪族二醇所制得；及一改質劑，其添加量是占該聚酯纖維總重量的1～16wt％，且是一脂肪族-芳香族共聚酯，并具有如下式所示的化學結構通式：其中，Ar為C6～C20的芳香族基團，R1、R2和R3分別為C2～C20的烷基，R1、R2和R3彼此間可為相同或不同，且50≤m≤400，60≤n≤160，m/n為0.9～2.5。此專利技術雖然公開了芳香族聚酯-脂肪族聚酯的結構，但是其作為改質劑添加在聚酯纖維中，雖然對染色性能具有一定的功效，對于聚酯纖維的尺寸穩定性貢獻不大。有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯及其制備方法，采用對苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇縮聚而成的共聚酯，并通過在線添加聚酯多元醇的工藝控制共聚酯的無規度，以達到提供一種色相優異，兼具優異的分散染料常壓染色性能和尺寸穩定性能的纖維材料的目的。為實現上述目的，采用如下技術方案：一種芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，所述共聚酯是由對苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇縮聚而成，所述共聚酯具有如下的化學結構：其中4＜x＜100，1＜y＜25，R1為C2～C8亞烷基，R2為C3～C8亞烷基；所述共聚酯的無規度0.05≤B≤0.95。本專利技術所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯分子骨架中脂肪族聚酯鏈段的引入，分子鏈的柔性增加，共聚酯的玻璃化轉變溫度明顯低于聚對苯二甲酸乙二醇酯，所紡制的纖維較常規滌綸具有更大的分散染料分子擴散系數。本專利技術的進一步方案為：x與y的比值為x:y＝4～54:1。為實現本專利技術的目的，芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯中的芳香族聚酯段相比脂肪族聚酯嵌段占有更多的成分，是為了保證共聚酯的尺寸穩定性。進一步的，所述的共聚酯的特性粘度為0.5～1.2dL/g，熔點為160～250℃，玻璃化轉變溫度為40～77℃，色相b值為1～8，二甘醇含量≤1.5％。本專利技術的進一步方案為：所述無規度B是由如下公式(Ⅰ)計算得到的：其中，TA代表對苯二甲酸、EG代表乙二醇、SA代表直鏈脂肪族二元酸、BO代表含側基脂肪族二元醇；FTA-EG為對苯二甲酸-乙二醇酯重復單元的摩爾分數，FTA-BO為對苯二甲酸-含側基脂肪族二元醇酯重復單元的摩爾分數，FSA-BO為直鏈脂肪族二元酸-含側基脂肪族二元醇酯重復單元的摩爾分數，FSA-EG為直鏈脂肪族二元酸-乙二醇酯重復單元的摩爾分數。共聚酯中各重復單元的摩爾分數采用13C-NMR技術測量，通過比較各重復單元中羰基碳引起的信號峰的積分面積，來測定重復單元對苯二甲酸乙二醇酯、對苯二甲酸側基脂肪族二元醇酯、直鏈脂肪族二元酸側基脂肪族二元醇酯和直鏈脂肪族二元酸乙二醇酯的摩爾分數，它們的羰基碳在160～185ppm區域中均具有不同的共振。無規度B的值有0，1，2，<1四種情況:B＝0表示聚合物為均聚物的共混物或長嵌段共聚物；B＝1表示共聚物是無規分布；B＝2表示共聚物為完全交替的序列分布，B<l表示共聚物有成為嵌段共聚物的趨勢。本專利技術提供共聚酯將無規度B控制在0.05≤B≤0.95范圍，表示該共聚物有成為嵌段共聚物的趨勢，但是并沒有成為由芳香族聚酯均聚物和脂肪族聚酯均聚物形成的長嵌段共聚物。根據上述方案，本專利技術的共聚酯中芳香族聚酯嵌段的占比要大于脂肪族聚酯嵌段的占比，是為了在保證共聚酯分子鏈規整性和尺寸穩定性的前提下，利用脂肪族聚酯嵌段增加分子鏈段的柔性，使得其具有更強的結晶能力和更高的熱性能，同時不會因為具有高規整度的長嵌段的芳香族聚酯導致染色功能的下降，而無規共聚物中由于結構單元分散的隨機性，導致芳香族聚酯無法形成長鏈從而破壞了規整性；而由均聚物形成的嵌段共聚物中，芳香族聚酯段和脂肪族聚酯段嚴格分開，同樣無法達到對結晶能力和染色功能的要求。因此，本專利技術選擇無規度為0.05≤B≤0.95范圍的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯。本專利技術中，所述的長嵌段共聚物是由芳香族聚酯均聚物和脂肪族聚酯均聚物兩條鏈段聚合而成的共聚物，即形成AAAAAAA……BBBBBB……這樣的排列。本專利技術的進一步方案為：所述脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇中二元酸為直鏈脂肪族二元酸選自丁二酸、己二酸或癸二酸中的一種，二元醇為側基脂肪族二元醇選本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種芳香族聚酯?脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述共聚酯是由對苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇縮聚而成，所述共聚酯具有如下的化學結構：其中4＜x＜100，1＜y＜25，R1為C2～C8亞烷基，R2為C3～C8亞烷基；所述共聚酯的無規度0.05≤B≤0.95。

【技術特征摘要】
1.一種芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述共聚酯是由對苯二甲酸乙二醇酯低聚物和脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇縮聚而成，所述共聚酯具有如下的化學結構：其中4＜x＜100，1＜y＜25，R1為C2～C8亞烷基，R2為C3～C8亞烷基；所述共聚酯的無規度0.05≤B≤0.95。2.根據權利要求1所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，x與y的比值為x:y＝4～54:1。3.根據權利要求1或2所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述共聚酯的特性粘度為0.5～1.2dL/g；所述共聚酯的熔點為160～250℃；所述共聚酯的玻璃化轉變溫度為40～77℃；所述共聚酯的色相b值為1～8；所述共聚酯的二甘醇含量≤1.5％。4.根據權利要求1～3任意一項所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯，其特征在于，所述脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇中二元酸為直鏈脂肪族二元酸選自丁二酸、己二酸或癸二酸中的至少一種，二元醇為側基脂肪族二元醇選自1,2-丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇或三甲基戊二醇中的至少一種。5.一種如權利要求1～4任意一項所述的芳香族聚酯-脂肪族聚酯嵌段共聚酯的制備方法，包括配料、酯化反應、預縮聚反應和終縮聚反應，其特征在于，在進行預縮聚反應前，采用在線添加的方式添加脂肪族聚二元酸二元醇酯多元醇，與酯化反應后得到的對苯二甲酸乙二醇酯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邱志成，金劍，李志勇，王穎，廉志軍，劉玉來，趙亮，王雪，
申請(專利權)人：中國紡織科學研究院，中紡院天津科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11