一种共聚酯及其制备方法和用途
【专利摘要】本发明公开了一种具有优异耐水解性和阻燃性能的共聚酯及其制备方法和用途。该共聚酯链段中主要含有对苯二甲酸结构单元、乙二醇结构单元、2,2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元和由反应型磷系阻燃剂形成的结构单元。该共聚酯由对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和2,2-二甲基-1,3-丙二醇先进行酯交换反应，然后在酯交换反应后期或聚合反应前期添加磷系阻燃剂，在酯交换反应阶段还可以添加催化剂锑化合物或钛化合物、碱金属化合物和调色剂醋酸钴；在缩聚反应阶段添加稳定剂磷化合物。本发明的共聚酯不仅具有优异的阻燃耐加水分解性，其色调、耐光性也优良，可以应用于制备纤维、树脂及薄膜。
【专利说明】一种共聚酯及其制备方法和用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐水解阻燃共聚酯及其生产方法和用途。
【背景技术】
[0002]聚酯产品特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯由于其优异的性能广泛应用于制造纤维及其制品的领域，已经成为世界上化纤行业产量最大的产品。随着人类对生活质量要求的提高和对自身保护意识的增强，对聚酯产品的要求也越来越高，特别是使用安全性方面的要求，如要求聚酯产品具有良好的阻燃性能，在着火的情况下则不会给人类带来更大的灾害。
[0003]目前使用的阻燃技术主要有后加工技术、共聚、共混等。后加工技术主要对聚酯纤维或聚酯织物进行涂层处理等，但是存在阻燃效果不持久的缺点，并且对产品的染色、手感等方面产生影响。
[0004]中国专利02817032.6公开了将PET与含溴类阻燃剂共混得到阻燃PET的方法，但是含溴阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒烟雾，对人体有害。虽然其他非卤素阻燃剂也可用于与聚酯共混制备阻燃聚酯，但是共混是对聚酯的二次加工，需要额外对产品的生产增加成本。
[0005]中国专利00804393.0、02109909.X均公开了在缩聚阶段加入有机磷系共聚单体
从而得到共聚型阻燃聚酯的方法，但是由于阻燃剂聚酯中磷酸酯类结构单元的存在容易水解，导致阻燃聚酯在制成纤维后的难以进行加工处理，特别是高温染色带来了很大的困难。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种阻燃性能好、耐水解性能优异的具有共聚酯及其制备方法，该共聚酯可应用于纤维、树脂及薄膜领域。
[0007]本发明的技术解决方案是:
一种共聚酯，该共聚酯链段中主要含有对苯二甲酸结构单元、乙二醇结构单元和2，2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元，其中构成共聚酯的二元醇成分中，2，2-二甲基-1，3-丙二醇结构单元的含量为2.0~80.0mo 1% ;该共聚酯链段中还含有由反应型磷系阻燃剂形成的结构单元，相对于共聚酯总量，该结构单元的含量以磷元素计为2000ppm~20000ppmo
[0008]本发明所述构成共聚酯的二元醇成分为乙二醇结构单元和2，2- 二甲基-1，3-丙二醇结构单元。2，2- 二甲基-1，3-丙二醇结构单元带有侧链，能够改善共聚酯的结晶和非晶形态，使结晶区部分微晶化、降低非晶区部分的活性，从而降低聚合物材料在高温高湿环境下的活动性，进而提高共聚酯的耐水解性。在构成共聚酯的二元醇成分中，2，2-二甲基-1,3-丙二醇结构单元的含量为2.0~80.0mol%。在此范围内，既可以保留共聚酯本身的特性，也能提高共聚酯的染色性和耐水解性能。若共聚酯醇成分中该结构单元含量大于80mol%，则共聚酯的结晶性能变差；若共聚酯醇成分中该结构单元含量小于2mol%，则对共聚酯的性能没有改善效果。本发明优选该结构单元的含量为4~60mol%。
[0009]上述反应型磷系阻燃剂可以是如式I所示的物质，也可以是如式2所示的物质:
【权利要求】
1.一种共聚酯，其特征是: (1)共聚酯链段中主要含有对苯二甲酸结构单元、乙二醇结构单元和2，2-二甲基-1，3-丙二醇结构单元，其中构成共聚酯的二元醇成分中，2，2-二甲基-1，3-丙二醇结构单元的含量为2.0~80.0mo 1% ； (2)共聚酯链段中含有由反应型磷系阻燃剂形成的结构单元，相对于共聚酯总量，该结构单元的含量以磷元素计为2000ppm~20000ppm。
2.根据权利要求1所述的共聚酯，其特征是:构成共聚酯的二元醇成分中，2，2-二甲基-1，3-丙二醇结构单元的含量为4.0~60.0mol%。
3.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征是:所述反应型磷系阻燃剂的结构式如式I所示，
4.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征是:所述反应型磷系阻燃剂的结构式如式2所示，
5.根据权利要求1或2所述的共聚酯，其特征是: (1)共聚酯中含有相对于共聚酯总量100~1000ppm的铺元素或相对于聚酯总量0.5~30ppm的钛元素； (2)共聚酯中含有相对于共聚酯总量O~50ppm的碱金属元素和相对于共聚酯总量O~50ppm的钴元素。
6.一种权利要求1所述共聚酯的生产方法，其特征是:该方法包括以下步骤: (1)将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇进行酯交换反应得到小分子聚合物，其中对苯二甲酸二甲酯比上乙二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇总量的摩尔比为1:1.8~2.5，2，2-二甲基-1，3-丙二醇占乙二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇总量的2.0~80.0mo 1% ;酯交换反应温度为220~250°C，酯交换时间为2~6小时； (2)在酯交换反应后期或聚合反应阶段添加以磷元素计相当于最终共聚酯总量2000~20000ppm的如式I或式2所示的磷系阻燃剂，在高真空、温度260~290°C下缩聚反应得到共聚酯。
7.根据权利要求6所述共聚酯的生产方法，其特征是:在酯交换反应阶段添加催化剂锑化合物或钛化合物、碱金属化合物和调色剂醋酸钴；在缩聚反应阶段添加稳定剂磷化合物。
8.根据权利要求7所述共聚酯的生产方法，其特征是:所述锑化合物是三氧化二锑、五氧化二锑、醋酸锑中的一种或几种；所述钛化合物的结构式如式3所示:
R7O- [Ti (OR8) (OR9) -O-]m-R10式 3 其中R7、R8、RjP Rltl分别为碳原子数为2~10的烷基或苯基，可以相同也可以不同，m为I~6的整数。
9.一种权利要求1所述共聚酯在制备纤维、树脂及薄膜中的应用。
【文档编号】C08G63/692GK103772681SQ201210398824
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】成娟, 李旭, 望月克彦 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司