一種功能聚酯的制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種功能聚酯的制備方法。將二元醇、多羥基醇與功能無機粉體按照一定的摩爾比混合，利用分階段酯化，第一酯化階段酸微過量，保證多元醇中參加酯化反應能力較低的醇進行充分反應，接入到聚酯分子鏈中。在第二酯化階段補充二元醇對共聚酯的端羧基進行調控，再經(jīng)縮聚反應制備出多羥基聚酯。多羥基聚酯纖維具有良好的吸濕性能和抗靜電性能，改善聚酯纖維的舒適性；多羥基官能團可以提高體系的表觀粘度，對于引入的功能無機粉體（遠紅外的陶瓷無機粉體、二氧化鈦粉體、氧化鋅抗菌粉體等），起到包裹作用，提高顆粒的分散均勻性。多羥基聚酯可以廣泛應用于制備遠紅外功能、吸濕排汗、抗靜電、抗菌纖維，作為貼身面料。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬聚酯
，涉及一種功能聚酯的制備方法，特別是涉及一種一酯化酸過量且二酯化階段醇微過量的功能聚酯的制備方法。
技術介紹
聚酯纖維自20世紀70年代大規(guī)模工業(yè)以來，其發(fā)展速度遠遠超過其它合成纖維。2012年我國聚酯纖維已占我國化纖總量的80%以上，占世界聚酯纖維的70%以上。聚酯纖維是目前合成纖維中應用最為廣泛的品種，聚酯分子結構排列規(guī)整，結晶度高，這賦予了聚酯纖維良好的力學性能、抗皺性等。隨著經(jīng)濟不斷的發(fā)展，人們對服用領域的纖維不僅僅停留在滿足基本穿著性能，對聚酯纖維的舒適性與健康時尚等方面提出了更高的要求。但聚酯分子結構特性也使其存在性能上的缺陷，聚酯纖維是一種典型的疏水性纖維，吸濕性差，在標準環(huán)境下回潮率僅為0.4%。傳統(tǒng)的聚酯制備過程中多步酯化工藝均以二元醇過量，為改善聚酯吸濕性能而添加的共聚改性單體多羥基醇很難參與到酯化反應中，僅以小分子的形式存在聚酯體系中，達不到引入多羥基改性的效果。酯化中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物都以羥基封端。在對聚酯共聚改性中往往添加的改性單體都是帶有與羧基反應的官能團，而體系中能進一步反應的羧基極少。聚酯纖維作為貼身衣服，賦予聚酯抗菌性能、抗紫外性能、遠紅外性能是研究的熱點。傳統(tǒng)聚酯制備的方法在很多場合制約了聚酯技術的進一步發(fā)展。比如：親水性能，聚酯纖維分子鏈中缺乏極性官能團，在標準環(huán)境下（20℃，相對濕度為65%），回潮率僅為0.4%，吸濕性差，作為服用領域穿著用，易產(chǎn)生悶熱感。而天然纖維棉纖維分子鏈中含有大量的羥基官能團，在相同的溫濕度下回潮率達到7.5～8%，具有良好的吸濕性。抗靜電性能，聚酯纖維分子鏈中缺乏極性官能團，易產(chǎn)生靜電的聚集，造成了對灰塵的吸附作用，致使抗污能力下降。抗紫外性能，制備具有抗紫外性能改性聚酯纖維一直是化纖領域研究重要的內容。在用單體原位聚合法制備抗紫外聚酯切片時，最大的難點是如何使得抗紫外無機粉體均勻地分散聚合體系中。聚合中引入的多元醇提高了體系表觀粘度，大量的羥基可以將無機粉體包裹，防止無機粉體的沉降與粉體間的團聚現(xiàn)象，提高分散均勻性，從而增強抗紫外性能。由于聚酯分子中缺乏必要的極性官能團如羥基等，聚酯分子鏈結構排列規(guī)整，吸濕性差，易產(chǎn)生悶熱不舒適感，易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，積聚灰塵；同時染色需要在高溫高壓下進行，消耗大量的能耗；聚酯表觀粘度低，缺乏羥基無法將無機粉體包裹，抗紫外無機粉體間易發(fā)生團聚，從而影響聚酯性能。在現(xiàn)有制備功能聚酯方法體系中主要形成了兩種方法：一、利用在纖維或織物表面涂覆功能性涂覆劑，賦予纖維或織物抗菌性能或抗靜電性能或遠紅外等性能，但是這類方法存在性能會隨著使用過程洗滌次數(shù)的增加性能下降的問題；二、利用功能無機粉體原位聚合的方法，在聚酯制備過程中添加功能無機粉體進行原位聚合，從而賦予聚酯功能特性。但是傳統(tǒng)的聚酯制備中二元醇與二元酸的表觀粘度較低，引入的功能無機粉體由于顆粒粒徑小極易發(fā)生團聚問題，對聚合過程與紡絲成型過程造成極為不利的影響。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是提供一種功能聚酯的制備方法，特別是提供一種一酯化酸微過量且二酯化醇過量的功能聚酯的制備方法。由于二元醇和其它多羥基醇與酸反應的活性并不一致，本專利技術的一種功能聚酯的制備方法，將第一酯化階段酸過量，保證多元醇中參加酯化反應能力較低的醇充分反應，接入到聚酯分子鏈中，形成序列結構均勻分布的共聚酯。引入的多羥基官能團增加漿料的表觀粘度，加入的功能無機粉體在多羥基官能團體系中分散均一，團聚現(xiàn)象明顯降低；第一酯化階段過量的酸可以功能無機粒子進行離子化，從而更高效地發(fā)揮功能粉體抗菌或抗靜電或遠紅外等作用；第一酯化階段，微過量的羧基官能團可以與引入的改性單體進一步反應。在第二酯化階段補充的二元醇可以對共聚酯的端羧基進行調控，使共聚酯的端羧基控制在穩(wěn)定的范圍內，不會對后道的紡絲成型造成負面影響。本專利技術的一種功能聚酯的制備方法，依次包括第一酯化反應、第二酯化反應和縮聚反應，具體步驟為：（1）第一酯化反應：將二元醇和多羥基醇按照摩爾比98～99.5:0.5～2配置成混合多元醇；按照二元酸羧基官能團與所述混合多元醇的羥基官能團摩爾比1.02～1.10:1添加二元酸；功能無機粉體添加量為二元酸質量的0.3%～2%；在第一酯化反應開始之前，先將所述功能無機粉體與部分所述混合多元醇打漿形成功能無機粉體漿料，打漿所用的多元醇占混合多元醇總質量的15%～30%，然后將余量的所述混合多元醇、所述功能無機粉體漿料和所述二元酸在漿料釜中進行攪拌打漿，使充分共混；二元醇與多羥基醇的摩爾比例設定乙二醇占到了物質量的90%以上保證制備出的產(chǎn)物中聚酯成分占到主要部分，保留聚酯本身優(yōu)異的力學性能、穩(wěn)定性能。將功能無機粉體酯化前與多元醇進行混合打漿，可以保證功能無機粉體在多元醇中均勻分散。傳統(tǒng)多元醇聚酯的制備都是以醇過量，保證酸充分反應。但是由于二元醇和其它多元醇與酸反應的活性并不一致，大多數(shù)醇與二元酸參加反應的能力不如二元醇，體系中二元醇過量，酸反應結束后，體系中存在著未完全反應的多元醇。本專利技術在第一酯化反應階段，利用二元酸羧基官能團微過量，保證活性不一致的混合多元醇都能充分反應。將所述混合多元醇與所述二元酸加入酯化反應釜進行第一酯化反應，所述第一酯化反應的壓力為0.01～0.5MPa，反應的溫度為230～260℃，反應的時間為0.5～3h；當?shù)谝货セ磻鏊窟_到理論出水量的90～95%，完成第一酯化反應；第一酯化反應控制在一定的壓力可以保證多元醇中沸點較低的成分在壓力下避免一直在反應器的頂部，實現(xiàn)與物料接觸參與反應。以酯化出水量來判斷酯化率，簡單可操作。控制第一酯化出水量達到理論的90～95%，此時體系中的活性不一致的多元醇都能充分反應，避免存在游離的多元醇。（2）第二酯化反應：將所述第一酯化反應得到的物料在補充二元醇后進行第二酯化反應，反應的壓力為0.1～0.5Mpa，反應的溫度為240～270℃，反應的時間為0.5～2h；第二酯化反應直到酯化出水量達到理論出水量的98%以上終止；補充二元醇的物質量為第一酯化添加多元醇羥基總摩爾數(shù)的10.5%～16.3%，使得第一酯化反應和第二酯化反應中總的醇羥基與羧酸官能團的摩爾比為1.10～1.30:1；第一酯化反應結束補充二元醇，將第一酯化階段過量的二元酸反應完全，使得整個酯化階段醇與酸的摩爾比維持在醇微過量。聚酯的端羧基對后道的紡絲具有重要的影響。常規(guī)的聚酯羧基值含量為20mol/T，第一酯化階段結束后酯化物以端羧基封端，第二酯化補充本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種功能聚酯的制備方法，其特征是：依次包括第一酯化反應、第二酯化反應和縮聚反應，具體步驟為：（1）第一酯化反應：將二元醇和多羥基醇按照摩爾比98～99.5:0.5～2配置成混合多元醇；按照二元酸羧基官能團與所述混合多元醇的羥基官能團摩爾比1.02～1.10:1添加二元酸；將所述混合多元醇、功能無機粉體與所述二元酸加入酯化反應釜進行第一酯化反應，所述第一酯化反應的壓力為0.01～0.5MPa，反應的溫度為230～260℃，反應的時間為2～4h；當?shù)谝货セ磻鏊窟_到理論出水量的90～95%，完成第一酯化反應；所述功能無機粉體添加量為所述二元酸質量的0.3%～2%；（2）第二酯化反應：將所述第一酯化反應得到的物料在補充二元醇后進行第二酯化反應，反應的壓力為0.1～0.5Mpa，反應的溫度為240～270℃，反應的時間為0.5～2h；第二酯化反應直到酯化出水量達到理論出水量的98%以上終止；補充二元醇的物質量為第一酯化添加多元醇羥基總摩爾數(shù)的10.5%～16.3%，使得第一酯化反應和第二酯化反應中總的醇羥基與羧酸官能團的摩爾比為1.10～1.30:1；（3）最后將所述第二酯化反應的混合物進行縮聚反應，經(jīng)過縮聚反應制得功能聚酯；所述縮聚反應的溫度保持在260～280℃；所述縮聚反應持續(xù)2～4h。...

【技術特征摘要】
1.一種功能聚酯的制備方法，其特征是：依次包括第一酯化反應、第二酯化反應和縮聚反應，
具體步驟為：
（1）第一酯化反應：
將二元醇和多羥基醇按照摩爾比98～99.5:0.5～2配置成混合多元醇；
按照二元酸羧基官能團與所述混合多元醇的羥基官能團摩爾比1.02～1.10:1添加二元
酸；
將所述混合多元醇、功能無機粉體與所述二元酸加入酯化反應釜進行第一酯化反應，
所述第一酯化反應的壓力為0.01～0.5MPa，反應的溫度為230～260℃，反應的時間為2～
4h；當?shù)谝货セ磻鏊窟_到理論出水量的90～95%，完成第一酯化反應；所述功能無
機粉體添加量為所述二元酸質量的0.3%～2%；
（2）第二酯化反應：
將所述第一酯化反應得到的物料在補充二元醇后進行第二酯化反應，反應的壓力為
0.1～0.5Mpa，反應的溫度為240～270℃，反應的時間為0.5～2h；第二酯化反應直到酯化
出水量達到理論出水量的98%以上終止；
補充二元醇的物質量為第一酯化添加多元醇羥基總摩爾數(shù)的10.5%～16.3%，使得第一
酯化反應和第二酯化反應中總的醇羥基與羧酸官能團的摩爾比為1.10～1.30:1；
（3）最后將所述第二酯化反應的混合物進行縮聚反應，經(jīng)過縮聚反應制得功能聚酯；
所述縮聚反應的溫度保持在260～280℃；所述縮聚反應持續(xù)2～4h。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種功能聚酯的制備方法，其特征在于，所述二元醇為乙二醇、丙
二醇、丁二醇或戊二醇中的一種以上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種功能聚酯的制備方法，其特征在于，所述多羥基醇為山梨醇、
季戊四醇或木糖醇中的一種以上。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種功能聚酯的制備方法，其特征在于，所述二元酸為對苯二甲酸
或對苯二甲酸與5-磺...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吉鵬，王華平，王朝生，張玉梅，陳向玲，黃璐，李靜，曹東，
申請(專利權)人：東華大學，
類型：發(fā)明
國別省市：