一种改性聚酯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属聚酯改性技术领域，涉及一种改性聚酯及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)纤维自问世以来，因其优异的性能而得到了迅猛地 发展，其产量已经成为世界合成纤维之冠。聚酯纤维具有断裂强度和弹性模量高，回弹性 适中，热定型优异，耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性等一系列优良性能，且织物具有抗 皱、挺括性好等优点，所以，聚酯纤维广泛应用于服装、工业丝等领域。
[0003] PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，它的主链 含有刚性的苯环和柔性的烃基，而直接与苯环相连接的酯基与苯环又构成了刚性的共轭体 系，从而制约了其柔性链段的自由旋转。这种结构对玻璃化转变温度的影响是明显的，增加 了分子链段运动的壁垄，PET的玻璃化转变温度较高，温度达到玻璃化温度以上时，纤维大 分子链段发生剧烈运动，聚合物分子间空隙增大，自由体积增加。
[0004] 聚酯纤维只能用分散染料高温高压染色，不仅消耗能量，生产安全性差，而且影响 聚酯纤维的手感，和其它纤维的混纺织物也不能在常温下同浴染色，因此聚酯纤维的常温 常压染色就成为必需解决的问题。同时功能改性也是纤维发展的一个方向，包括导电、抗静 电、阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、负氧离子、磁性、医用抗凝血、芳香和消臭。改性聚酯的发明 将大幅度地提高聚酯的染色性能，在功能性方面也将有更大的舞台。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种改性聚酯及其制备方法，本发明利用氨基脂肪酸乙二醇 酯在一定温度条件时，自由体积的增加幅度远远大于聚酯大分子链的特性，提高了微小颗 粒进入聚酯内部的程度，来提高聚酯的改性性能；同时由于氨基脂肪酸乙二醇酯分子中在 首位氨基的存在，增加其与聚酯大分子链之间的氢键作用，增加了它与聚酯的相容性以及 在聚酯中的分散，最大限度地减少了迀移。同时对聚酯结构规整性、结晶性没有破坏，保持 了聚酯的优良性能。
[0006] 本发明的一种改性聚酯，由聚酯与氨基脂肪酸乙二醇酯构成，所述氨基脂肪酸乙 二醇酯分散在所述聚酯的分子链间，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链间有 氢键作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链的相对位置固定；所述改性聚 酯在温度为70?130°C条件下，聚酯内部分子链间的自由体积空间增大10?30v/v% ;
[0007] 所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子结构为：
[0008] H2N (CH2) nCOOCH2CH2OOC (CH2) n NH2 ；
[0009] 其中，η = 10 ?50。
[0010] 作为优选的技术方案：
[0011] 如上所述的一种改性聚酯，所述氨基脂肪酸乙二醇酯占所述改性聚酯的重量百分 比为0· 5?2. 5%。
[0012] 如上所述的一种改性聚酯，所述聚酯为PET，粘均分子量为15000?30000。
[0013] 本发明还提供了一种改性聚酯的制备方法，包括以下步骤：
[0014] (1)氨基脂肪酸乙二醇酯的制备：
[0015] 1)将二元脂肪酸与甲醇以1:1. 5摩尔比的量加入反应器中，在浓硫酸的催化下， 加热到80?110°C，回流酯化，冷却，分离提纯得到二元脂肪酸单甲酯；酯化时间通常为 2?3h ;所述二元脂肪酸为十二烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一种；反应方程式为：
[0016] HOOC (CH2) nCOOH+CH3OH - CH3OOC (CH2) nCOOH
[0017] 其中 η = 10 ?50。
[0018] 2)将所述二元脂肪酸单甲酯、四乙酸铅和溴化锂按摩尔比1:1:1溶在苯中，其中 二元脂肪酸单甲酯的浓度为0. 05?0. lmol/L，在氮气氛围下，在80?90°C反应，回流，当 不再有气体产生时，加入一定量的稀硫酸反应2?3小时，然后洗涤、提纯及干燥，得到产物 溴代脂肪酸；反应方程式为：
[0019]
【主权项】
1. 一种改性聚酯，其特征是：所述改性聚酯由聚酯与氨基脂肪酸乙二醇酯构成，所述 氨基脂肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子链间，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚 酯的分子链间有氢键作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链的相对位置 固定；所述改性聚酯在温度为70?130°C条件下，聚酯内部分子链间的自由体积空间增大 10 ?30v/v% ; 所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子结构式为： H2N (CH2) nCOOCH2CH2OOC (CH2) n NH2 ； 其中，n = 10?50。
2. 根据权利要求1所述的一种改性聚酯，其特征在于，所述氨基脂肪酸乙二醇酯占所 述改性聚酯的重量百分比为0. 5?2. 5%。
3. 根据权利要求1所述的一种改性聚酯，其特征在于，所述聚酯为PET，粘均分子量为 15000 ?30000。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征是包括以下步 骤： (1) 氨基脂肪酸乙二醇酯的制备： 1) 将二元脂肪酸与甲醇以1:1. 5摩尔比的量加入反应器中，在浓硫酸的催化下，加热 到80?110°C，回流酯化，冷却，分离提纯得到二元脂肪酸单甲酯；所述二元脂肪酸为十二 烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一种； 2) 将所述二元脂肪酸单甲酯、四乙酸铅和溴化锂按摩尔比1:1:1溶在苯中，其中二元 脂肪酸单甲醋的浓度为〇. 05?0. lmol/L，在氮气氛围下，在80?90°C反应，回流，当不再 有气体产生时，加入一定量的稀硫酸反应2?3小时，然后洗涤、提纯及干燥，得到产物溴代 脂肪fe ; 3) 将溴代脂肪酸与15?25wt %的氨水按摩尔比1:2加入到反应器中，搅拌，在室温下 反应，再将反应产物加热蒸馏，且用冷水吸收氨气，加热蒸馏的温度不超过70°C，直至无气 泡产生，即停止蒸馏，然后进行冷却和抽滤，滤饼用去离子水洗至无溴离子为止，将产品真 空干燥得到产物氨基脂肪酸； 4) 将乙二醇和氨基脂肪酸按摩尔比为1. 1:2搅拌均匀，并按氨基脂肪酸重量的1? 3 %加入浓度为40?50wt %的硫酸，进行酯化反应，酯化反应温度为160?220°C，酯化水 馏出量达到理论值的90%以上为酯化反应终点；反应产物经分离提纯得到氨基脂肪酸乙 二醇酯； (2) 改性聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应： 所述酯化反应： 采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯 化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压?0. 3MPa，温度在250?260°C，酯化水馏出量 达到理论值的90%以上为酯化反应终点； 所述缩聚反应： 包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段： 所述缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂，在负压的条件下开始 缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260?270°C，反应 在所述缩聚反应低真空阶段结束后加入氨基脂肪酸乙二醇酯，并搅拌； 所述缩聚反应高真空阶段，经所述缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降 至绝对压力小于l〇〇Pa，反应温度控制在275?280°C，反应时间50?90分钟； 时间为30?50分钟； 制得改性聚酯。
5. 根据权利要求4所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征在于，所述乙二醇与所述 对苯二甲酸的摩尔比为1. 2?2. 0:1。
6. 根据权利要求4所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自 三氧化二锑、乙二醇锑和醋酸锑中的一种，催化剂用量为所述对苯二甲酸重量的0. 01%? 0? 05%〇
7. 根据权利要求4所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征在于，所述稳定剂选自 磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三甲酯中的一种，稳定剂用量为所述对苯二甲酸重量的 0. 01%?0. 05%。
8. 根据权利要求4所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征在于，加入氨基脂肪酸乙 二醇酯后的搅拌，时间为15?20分钟。
9. 根据权利要求4所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征在于，用去离子水洗至无 溴离子为止采用硝酸银溶液检测。
10. 根据权利要求4所述的一种改性聚酯的制备方法，其特征在于，所述浓硫酸是指质 量浓度为70?80%的硫酸，浓硫酸加入量为二元脂肪酸的1?3wt% ;所述一定量的稀硫 酸是指质量浓度为40?50%的硫酸，稀硫酸加入量为二元脂肪酸单甲酯的1?3wt%。
【专利摘要】本发明涉及一种改性聚酯及其制备方法，所述改性聚酯由聚酯与氨基脂肪酸乙二醇酯构成，所述氨基脂肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子链间，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链间有氢键作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯与所述聚酯的分子链的相对位置固定；所述改性聚酯在温度为70～130℃条件下，聚酯内部分子链间的自由体积空间增大10～30v/v％。
【IPC分类】D01F1-10, C08G63-78, D01F6-92, C08G63-183, C08K5-17
【公开号】CN104530395
【申请号】CN201410851547
【发明人】李文刚, 张富伟, 明丹, 刘文斌, 钮臧臧, 王小雨
【申请人】江苏恒力化纤股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日