[發明專利]一種共聚酯及其生產方法和用途

無效

• 申請號: 201210398583.9
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103772669A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 盧群英;李旭;望月克彥
• 申請（專利權）人: 東麗纖維研究所(中國)有限公司
• 主分類號: C08G63/183
• 分類號: C08G63/183;C08G63/78;C08L67/02;D01F6/84
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技術領域

本發明涉及一種共聚酯及其生產方法和用途。

背景技術

聚酯，特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚對苯二甲酸丙二醇酯（PPT）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等，由于其本身所具有的優異的機械、物理和化學性能，被廣泛用作纖維、薄膜、樹脂和其他模塑產品。

在干熱情況下，聚酯的耐水解性極佳，它比同樣溫度下的氧化降解要穩定5000倍，比同樣溫度下的熱降解穩定1000倍；但在濕熱下聚酯鏈段卻極易發生水解斷裂，在100℃以上、相對濕度100%的條件下，聚酯的水解速度比相同溫度下的熱降解快10⁴倍，比在空氣中的氧化降解快500倍。這是因為聚酯主鏈中的酯鍵、末端基羧基和羥基導致聚酯的耐水解性能較差，特別是聚酯水解為自加速反應，酸含量增加會加速水解。所以聚酯末端羧基的含量越高，其耐水解性越差。水解使得聚酯材料的力學及其他性能迅速惡化，這就極大地限制了它在一些要求濕熱的產業上的應用。

因此，為了擴展聚酯的應用領域，國內外對聚酯的水解穩定性作了不少的研究。早在1959年，Daniels就提出通過減少聚酯端羧基含量的方法來改善聚酯的水解穩定性，之后，有人提出交聯、表面涂層等方法，但較多的還是通過添加助劑的方法來達到的。

目前大多以加入含有功能官能團的封端劑來改進聚酯的耐水解性。專利CN?1312327A公開了通過使用含有環氧和氨基基團的高分子封端劑來改善聚酯的耐水解性，但該種封端劑的制備過程復雜，另外環氧基團化合物的共混反應活性不高，需要大量的添加，這就導致了成本增加。國際申請WO83/1253公開了通過加入將某些預摻混到另一熱塑性材料中的聚酯穩定劑可以提高聚酯單絲的水解穩定性，推薦的穩定劑為碳化二亞胺。但是，混入穩定劑的熱塑性材料可能對聚酯制品的其它性能產生不利的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有優良耐水解性能的共聚酯。

本發明的技術解決方案是：

一種共聚酯，其中主要含有由對苯二甲酸二甲酯形成的結構單元、乙二元醇結構單元和2,2-二甲基-1,3-丙二醇結構單元，其中構成共聚酯的二元醇成分中，2,2-二甲基-1,3-丙二醇結構單元的含量為2.0～80.0mol%；共聚酯中還含有來自于無機磷酸鹽的磷元素，磷元素含量占共聚酯總量的5～200ppm，無機磷酸鹽中金屬元素與磷元素的摩爾比為0.5～2。

為了提高共聚酯的耐水解性能，本發明共聚酯的醇成分中，除含有直鏈的脂肪族乙二醇結構單元外，還含有帶側鏈的2,2-二甲基-1,3-丙二醇（NPG）結構單元。NPG結構單元能夠改善共聚酯的結晶和非晶形態，使結晶區部分微晶化、降低非晶區部分的活性，從而降低聚合物材料在高溫高濕環境下的活動性，進而提高共聚酯的耐水解性。

在共聚酯的醇成分中，NPG結構單元的含量為2.0～80.0mol%，在此范圍內，既可以保留共聚酯本身的特性，又能提高共聚酯的耐水解性能。若共聚酯醇成分中該結構單元含量大于80.0mol%，則共聚酯的結晶性能變差，導致最終聚酯纖維的強伸度變差；若共聚酯醇成分中該結構單元含量小于2.0mol%，則對共聚酯的性能沒有改善效果。優選NPG結構單元的含量為4.0～60.0mol%。

一般聚合物體系會呈酸性或堿性，而這兩種體系均會加速聚合物的分解，影響其耐水解性能。緩沖劑無機磷酸鹽能夠調節聚合物體系的酸堿平衡，抑制能夠加速共聚酯水解的條件，從而進一步提高共聚酯的耐水解性能。本發明所述共聚酯中含有占共聚酯總量5～200ppm的來自于無機磷酸鹽的磷元素，無機磷酸鹽中金屬元素與磷元素的摩爾比為0.5～2。

本發明所述共聚酯中還優選含有相對于共聚酯重量為60～500ppm的來自無機銻化合物的銻元素，相對于共聚酯重量為20～200ppm的來自有機酸錳化合物的錳元素，相對于共聚酯重量為5～200ppm的來自穩定劑磷化合物的磷元素。

本發明所述共聚酯的制備方法為：

????（1）?由對苯二甲酸二甲酯、乙二醇和2,2-二甲基-1,3-丙二醇進行酯交換反應得到小分子聚合物，再將小分子聚合物進行縮聚反應得到共聚酯，其中2,2-二甲基-1,3-丙二醇占二元醇總量的3～90mol%，優選5～70mol%；

（2）在酯交換反應后期或縮聚反應階段添加以磷元素計相當于最終共聚酯總量10～240ppm的無機磷酸鹽，無機磷酸鹽中金屬元素與磷元素的摩爾比為0.5～2。