专利名称：一种耐水解聚酯组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚酯组合物，特别是涉及一种耐水解聚酯组合物。本发明还涉及所述的耐水解聚酯组合物的制备方法。
聚酯类树脂如今已被广泛地应用在各种高度分子定向延伸物品(oriented articles)的制造，例如单丝、纤维、薄膜、模制品等。这类树脂与其制品通常具有良好的物理性质。然而，大部分的聚酯在高温潮湿的环境下的耐水解性不佳。在此种条件下，聚酯极易受其残存末端酸基的催化而水解，造成物理性质的劣化。
由于聚酯末端基这种对湿气敏感的特性大幅限制了聚酯在产业上的应用，因此，为了扩展其应用领域，实有必要针对上述问题寻求在性能上得到改善的聚酯。
现有技术以低分子型封端剂来封端聚酯残存的末端基，以提高其耐水解性，但由于低分子封端剂的耐热性差，易分解且易挥发，故封端效率差，通常需要添加过量的封端剂以弥补高温封端剂在反应时的挥发损失；例如，日本专利公报特开昭57-49620是以Mono-oxyzanone作为PET末端基封端剂；特公昭61-39973、61-48531、61-48532等是以单噁唑啉为封端剂；特开昭53-112796及特公昭63-10731是以mono-epoxy作为封端剂。
本发明的主要目的是为解决上述问题而提供一种耐水解聚酯组合物。
本发明的另一目的是提供一种耐水解聚酯组合物的制备方法。
为达上述目的，本发明是选用耐高温且不易挥发的高分子型封端剂来封端聚酯残存的末端基，以提高聚酯的耐水解性，扩展其产业应用领域。
本发明涉及一种耐水解聚酯组合物，包括由下列成分经熔融加热封端反应而成(A)具有末端酸基的聚酯；以及(B)以该聚酯为重量基准的0.05-10％的高分子型末端基封端剂，其选自环氧基和胺基的官能基。
本发明还涉及一种耐水解聚酯组合物的制备方法，其包括下列步骤(a)提供具有末端酸基的聚酯；以及(b)将上述聚酯与以该聚酯为重量基准的0.05-10％的高分子型封端剂经加热熔融进行封端反应，将聚酯的末端酸基封端，其中上述高分子型封端剂选自环氧基和胺基的官能基。
本发明所使用的树脂包括各种可用来作为单丝、纤维、薄膜、模制品的热塑性聚酯，例如，芳香族二元酸与二元醇反应而形成的聚酯。芳香族二元酸的实例包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘系二元酸、或其混合物。二元醇可为2-10个碳原子的烷基二醇，其实例包括乙二醇、丁二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、二甲基-1,3-丙二醇、环己烷双二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、或其混合物。
适于本发明的聚酯例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘酸乙二醇酯(PEN)、PET的共聚物、PBT的共聚物或其热塑性弹性体共聚物、PEN的共聚物等，其中又以PET较佳。
上述的聚酯与共聚酯可依传统的聚酯反应加以制造，通常可由二元酸及二元醇直接酯化及缩聚反应而得，或是由其酯类单体进行酯交换反应及缩聚反应而得。例如，PET可由乙二醇与对苯二甲酸直接酯化及缩聚反应而得，或者，亦可由乙二醇与对苯二甲酸二甲酯进行酯交换反应及缩聚反应而得。本发明所使用的聚酯的特性粘度(I.V.)最好在0.55-1.5之间。
本发明用来改善聚酯的耐水解性所添加的封端剂为一种高分子型封端剂，其选自环氧基和胺基的官能基。高分子型封端剂的实例包括乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(ethylene glycidylmethacrylate；EGMA)共聚物、环氧化乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、胺化聚乙烯共聚物等，本发明所选用的高分子型封端剂，其热解重量分析(TGA)的耐热分解温度达400℃，具有耐高温不易挥发的特性。
本发明的高分子型封端剂的重均分子量约在5,000-300,000，其中又以10,000-100,000较佳，而公知所使用的封端剂的重均分子量一般仅有数十到数百而已。
本发明的高分子型封端剂的添加量是以聚酯为重量基准的0.05-10％，优选其添加量为约0.1-5％。
本发明的聚酯组合物除了上述主要成分之外，尚可添加其它公知的添加剂，例如，热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、润滑剂、着色剂(如染料、颜料)、各种填充剂、阻燃剂、结晶剂等。
在本发明的制程中，是将上述的高分子型封端剂与已经聚合的聚酯一起混炼进行封端反应，以将聚酯的末端酸基封端。混炼的方法可依照公知技术中已有的各种方式达到。一般而言，可在一封闭系统中以熔融混炼达到，例如可利用单螺杆或多螺杆挤出机、Baubury密炼机、Kneader捏合机，在足够的高温下将两者熔融混炼进行封端反应即可。亦可于聚酯的聚合反应结束时，再通入氮气及搅拌下加入封端剂以进行熔融态的封端反应。根据本发明，混炼及封端反应的温度在约265-290℃，尤以270-280℃之间较佳。混炼的时间在约0.5-5分钟之间，尤以1-3分钟之间较佳。
上述混炼封端反应物可经由挤出机造粒，或者直接添加于挤出机反应后制成各种形式的成品如单丝、纤维、薄膜、模制品等，以供各领域之应用。聚酯单丝可将熔融的聚酯通过一单丝孔挤出、冷却、延伸而得。聚酯纤维可用熔融抽丝法，将熔融的聚酯通过一多孔喷丝头(spinneret)抽出、冷却、然后再汇合成纤维。聚酯薄膜可以利用熔融挤出的方式制出各种单轴或双轴的薄膜。聚酯零件、聚酯容器则可利用各种模制法制作，如射出模制、挤出模制、中空吹塑挤出模制等。
经由本发明的聚酯所制成的成品比起公知技术具有较佳的耐水解性，此优点已经由成型品在沸水中特性粘度(I.V.)的下降程度很少得到证实。
为进一步说明本发明的上述和其他目的、特征、和优点，下文特举出较佳实施如下实施例将I.V.为0.6的PET预聚物经130℃真空干燥6小时后，再与经预先干燥处理的封端剂干混后，加入150转/分及270℃的双轴挤出机中进行高温封端反应挤出，再分析所得的耐水解封端化酯粒的I.V.，其如表1所示。
表1
1 EGMA
2环氧化乙烯-丙烯酸乙酯共聚物3环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物4胺化聚乙烯共聚物由以上实施例可看出，经过高分子封端剂封端后的PET，其130℃水煮15小时后的特性粘度(I.V.)下降很少，而未经封锁的PET的特性粘度则下降约一半，由此证明本发明的聚酯具有较佳的耐水解性。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限制本发明，任何本领域的熟练的技术人员，在不背离本发明的精神的情况下，所作出的各种更动与润饰，均应属于本发明的范围之内。
权利要求
1．一种耐水解聚酯组合物，其包括由下列成分熔融加热而成(A)具有末端酸基的聚酯；以及(B)以该聚酯为重量基准的0.05-10％的高分子型末端基封端剂，其选自环氧基和胺基的官能基。
2．如权利要求1所述的组合物，其中所述的聚酯为芳香族二元酸与二元醇反应而形成的聚酯。
3．如权利要求2所述的组合物，其中所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
4．如权利要求1所述的组合物，其中所述的聚酯的特性粘度为0.55-1.5。
5．如权利要求1所述的组合物，其中所述的高分子型末端基封端剂的重均分子量为5,000-300,000。
6．如权利要求1所述的组合物，其中所述的高分子型末端基封端剂选自乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、环氧化乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、以及胺化聚乙烯共聚物。
7．一种耐水解聚酯组合物的制备方法，其包括下列步骤(a)提供具有末端酸基的聚酯；以及(b)将该聚酯与以该聚酯为重量基准的0.05-10％的高分子型封端剂混炼加热进行封端反应，将该聚酯的末端酸基封端，其中所述的高分子型封端剂选自环氧基和胺基的官能基。
8．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的步骤(b)的混炼加热是在265-290℃下进行。
9．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的聚酯为芳香族二元酸与二元醇反应而形成的聚酯。
10．如权利要求9所述的制备方法，其中所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的聚酯的特性粘度为0.55-1.5。
12．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的高分子型末端基封端剂的重均分子量为5,000-300,000。
13．如权利要求7所述的制备方法，其中所述的高分子型末端基封端剂选自乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、环氧化乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、以及胺化聚乙烯共聚物。
全文摘要
本发明揭示一种耐水解聚酯组合物,其选用耐高温且不易挥发的高分子型封端剂来封端聚酯残存的末端基,以提高聚酯的耐水解性,扩展其产业应用领域。本发明的耐水解聚酯组合物,其包括由下列成分经熔融加热的封端反应而成:(A)具有末端酸基的聚酯;以及(B)以该聚酯为重量基准的0.05－10%的高分子型末端基封端剂,其选自:环氧基和胺基的官能基。
文档编号C08L67/00GK1312327SQ0010340
公开日2001年9月12日 申请日期2000年3月8日 优先权日2000年3月8日
发明者高信敬, 陈丽华, 吴志郎, 汪进忠, 詹思源, 杨盛德 申请人:财团法人工业技术研究院