专利名称：一种共聚酯及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种共聚酯及其用途。
技术背景
聚酯，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯拥有突出的性能，广泛应用于纤维、薄膜等领 域，倍受人们的青睐。
由于普通的聚酯纤维染色性差，必须在高温及高压下可进行染色，因此造成其应 用上受到限制。克服聚酯纤维不易染色的方法有很多，通过共聚合技术是主要的手段之一。 例如与聚乙二醇之类的聚亚烷基二醇共聚后形成的聚合物、或与己二酸、癸二酸等直链脂 肪族羧酸共聚后形成的聚合物。但是这些方法必须加入醚键或是多单体共聚合会导致耐热 性下降。
另一方面，作为聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合催化剂，以重金属锑为主要成分的 锑系催化剂被广泛使用。但值得一提的是，锑系催化剂存在一些明显的缺点，催化效率低， 生产的能耗高；而且锑在织物的染色工序中会被浸取出来，对环境极易造成污染，有悖于环 保要求。近几年来陆续有研究指出锑金属会危害人体健康，欧洲最新法规也开始限制纺织 品中的锑含量。
另一方面，当使用锑化合物作为聚合催化剂时，在较长时间内将所得聚酯连续熔 融纺丝制成纤维时，锑催化剂的残渣会堆积在喷丝孔周围，如果不及时除去，残渣容易形成 较大的粒状，变成异物，因而导致成型加工时滤压上升，纺丝时断丝等现象，可纺性差。
因此，使用环境友好型、不含锑及重金属的催化剂已成为聚酯工业未来发展的必 然趋势。钛化合物与锑化合物相比，催化活性高，不含重金属，纺丝过程不会有杂质的堆积 和喷丝板污染等问题。
中国专利 CN15;34114A、CN101063236A、CN101357981A 中公开了通过与带侧链的二 元醇共聚形成聚酯的方法，但是这些聚酯的耐热性依然不好，而且制备过程中都使用了锑 系催化剂(三氧化二锑、醋酸锑)，易对环境造成污染，不利于纺丝的顺利进行。发明内容
本发明的目的在于提供一种染色性能好、耐热性高的共聚酯及其用途。
本发明的技术解决方案如下
本发明中的共聚酯，由二元酸、二元醇在催化剂的作用下进行聚合反应制得，构成 共聚酯的二元酸成分中，对苯二甲酸结构单元的含量为90mOl%以上，构成共聚酯的二元醇 成分中，乙二醇结构单元的含量为70 99mol%、带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二 元醇结构单元的含量为1 30mol %，且相对于共聚酯总量共聚酯中锑元素的含量彡5ppm。 本发明中不使用锑催化剂，但由于整个过程中各种原料、催化剂及其它添加剂中可能含有 极少量的锑杂质，该少量的杂质并不影响反应过程，而且相对于共聚酯总量共聚酯中的锑 元素含量彡5ppm。
本发明中使用的二元酸和二元醇的摩尔比为1 1. 15 2。
本发明中带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇可以为2-甲基_1，3丙二 醇、2，2_ 二甲基 _1，3 丙二醇、2-甲基-1，4-丁二醇、2，3_ 二甲基-1，4-丁二醇、2-甲基-1， 5-戊二醇、3-乙基-1，5-戊二醇。优选2-甲基-1，3丙二醇，此时共聚酯染色性和耐热性 都很好。
带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇的共聚量必须是使得构成共聚酯的 二元醇成分中带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇结构单元的含量为1 30mol %。 在此范围内的话，共聚酯的染色性和耐热性都很好，优选的范围为6 20mOl%。
本发明催化剂中含有钛化合物，且相对于共聚酯总量钛元素的添加量为0. 5 30ppm。若钛元素的添加量大于30ppm，由于钛催化剂活性高，副反应也容易被促进，所得聚 合物稳定性不好，颜色变黄；优选钛元素的添加量为3 8ppm，此时聚合物的热稳定性、色 调变得好。催化剂中含有镁化合物，且相对于共聚酯总量镁元素的添加量为10 80ppm。 该镁化合物是有机酸镁或无机酸镁，有机酸镁是草酸镁、丙酸镁、丙烯酸镁、乙酸镁或硬脂 酸镁；无机酸镁是氢氧化镁、硫酸镁或氯化镁。
本发明在聚合反应中加有磷化合物稳定剂，且相对于共聚酯总量磷元素的添加量 为5 60ppm，如果磷元素添加到60ppm以上，则会过度抑制钛化合物的活性，使得聚合反应 时间延长，导致聚合物色调的恶化；其中磷元素的添加量优选10 50ppm。该磷化合物可 以是磷酸、亚磷酸、膦酸、或是它们的低级烷基酯和酚醛酯。具体是指磷酸、磷酸三甲基、磷 酸三乙基、磷酸三酚醛、亚磷酸、亚磷酸三甲基、甲基膦酸、酚醛膦酸、二苯基膦酸、甲基膦酸 甲酯、酚醛膦酸乙酯、二苯基膦酸酚醛酯、磷酰基乙酸乙酯。
为了使共聚酯的热稳定性和色调变得更好，本发明中金属原子含量M和磷原子含 量P要求满足下式[M]/[P] <15。金属原子与磷原子的比值小于0.1、大于30时，聚 合反应很难进行生产率降低的同时，得到的聚合物的耐热性不高，优选1 < [M]/[P] ( 15。
另外本发明所用钛化合物催化剂的结构式(I)如下
权利要求
1.一种共聚酯，由二元酸、二元醇在催化剂的作用下进行聚合反应制得，其特征在于 构成共聚酯的二元酸成分中，对苯二甲酸结构单元含量为90mOl%以上，构成共聚酯的二元 醇成分中，乙二醇结构单元的含量为70 99mol %、带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二 元醇结构单元的含量为1 30mOl%，且相对于共聚酯总量共聚酯中的锑元素含量彡5ppm。
2.根据权利要求1所述的共聚酯，其特征在于所述二元酸和二元醇的摩尔比为 1 1. 15 2。
3.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于构成共聚酯的二元醇成分中，带侧 链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇结构单元的含量为6 20mol%。
4.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于所述带侧链且碳原子数为6以下 的脂肪族二元醇是2-甲基-1，3-丙二醇。
5.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于所述催化剂中含有钛化合物，且相 对于共聚酯总量钛元素的添加量为0. 5 30ppm ；所述催化剂中含有镁化合物，且相对于共 聚酯总量镁元素的添加量为10 80ppm。
6.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于聚合反应中加有磷化合物稳定剂， 且相对于共聚酯总量磷元素的添加量为5 60ppm。
7.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征在于聚酯中金属原子含量M和磷原子 含量P满足下式1 ≤ [M]/[P] ≤15。
8.根据权利要求5所述的共聚酯，其特征在于所述钛化合物催化剂的结构式(I)如下
9. 一种权利要求1所述的共聚酯在制备纤维中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种共聚酯及其用途，由二元酸、二元醇在催化剂的作用下进行聚合反应制得，构成共聚酯的二元酸成分中，对苯二甲酸结构单元含量为90mol％以上，构成共聚酯的二元醇成分中，乙二醇结构单元的含量为70～99mol％、带侧链且碳原子数为6以下的脂肪族二元醇结构单元的含量为1～30mol％，且相对于共聚酯总量共聚酯中的锑元素含量≤5ppm。本发明聚合过程中使用非锑催化剂，对环境污染小，降低了纺丝过程中对喷丝孔的污染，具有环境安全性；聚酯的色调优异，且所得到的共聚酯纤维耐热性高，染色性能好。
文档编号D01F6/92GK102030890SQ200910035630
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者吴亚薇, 青山雅俊, 顾樱花 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司