[发明专利]低二甘醇含量的难燃性聚酯及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于涤纶化工技术领域，特别是涉及一种低二甘醇(DEG)含量难燃聚酯。

背景技术

随着人们消防意识的提高，世界各国对阻燃聚醋及纤维的研究和应用开发日益活跃，各种阻燃聚醋及纤维产品不断问世。聚酯的阻燃改性方法有共混和共聚两种，共聚法是在聚酯生产过程中加入含有两个或两个以上活性官能团并含有一定阻燃元素的化合物做阻燃单体通过共聚合成阻燃改性聚酯的方法，与共混法相比，由于其产品阻燃性能稳定、持久且可纺性好而成为目前聚酯阻燃改性的主要方法和手段。用于聚酯阻燃改性的阻燃剂主要是含卤素和含磷的阻燃剂，由于卤素属于气相阻燃机理，具有发烟大且易产生卤素气体而腐蚀加工设备的缺点，目前基本都采用含磷阻燃剂，但现有的含磷阻燃共聚酯普遍都存在着热性能或力学性能差，纺丝结晶困难等不足，因此进一步研究开发高性能的阻燃聚酯是非常必要的。另外，阻燃聚酯纤维织物大多用于汽车、窗帘等的装饰布，对其色彩风格、色牢度(尤其是日晒牢度)的要求极高。

由于共聚阻燃剂的加入，PET中的副产物二二甘醇(DEG)的醚副产物含量明显增加，随着磷阻燃剂在共聚中含量的增加，会导致聚酯中的DEG含量急速上升，而DEG的含量对PET性能有很大的影响，实验表明随DEG含量增加，Tg、Tc、Tm、Tp、ΔHm、结晶度等都呈线性下降，这将导致聚合物的物理性能和耐热性能大副下降，影响其的纺丝、假捻、染色等，从而使得聚酯切片乃至涤纶纤维的色泽变差，产品变黄b值上升，其纤维的色调也会不好；纤维色调不好就会影响原织物的色调，原织物色相不好，使得其亮度和明度都不明显，从而影响染色后的效果，使着色织物的明度和色泽变差，影响美观，难以满足用户需求，从而限制了阻燃聚酯的应用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种二甘醇含量低的低二甘醇含量的难燃性聚酯及其生产方法和用途。

由于共聚阻燃剂的加入，PET中的副产物DEG含量明显增加，随着磷阻燃剂在共聚中含量的增加，会导致聚酯中的DEG含量急速上升，而DEG的含量对PET性能有很大的影响，实验表明随DEG含量增加，Tg、Tc、Tm、Tp、ΔHm、结晶度等都呈线性下降，导致聚合物的物理性能和耐热性能大副下降，影响其的纺丝、假捻、染色性能等。

针对这种现状，本专利采用一种显著有效的方法来解决：由于共聚阻燃剂的加入，PET中的副产物DEG醚副产物的含量明显增加，随着磷阻燃剂在共聚中含量的增加，会导致聚酯中的DEG含量急速上升的问题，这种方法显著的特点是：在不影响、不降低PET原有的性能前提下，同时有效、明显地降低PET中的DEG含量，还显著的提高PET的熔点和耐热性，以及纺丝和染色性能。

本发明的技术解决方案是：

一种低二甘醇含量的难燃性聚酯，其特征是：难燃性聚酯中二甘醇的含量为1.8wt％以下；难燃聚酯中磷元素含量占最终聚酯重量的0.1％～1.5％。

低二甘醇含量的难燃性聚酯，熔点在200～250℃范围内。

通过阻燃测试，发现难燃聚酯中磷元素含量占聚酯重量的0.1％以下时，阻燃性不能达到阻燃评价的标准：氧指数要求达到29以上；磷元素含量大于1.5％时，聚合反应时间长，聚酯成本较高。

在磷阻燃剂添加量相对于聚酯在0.1～1.5wt％的基础上，通过实验，发现：通过本专利的方法来控制聚酯中的DEG的含量在1.8wt％以下，可以有效的改善和解决目前阻燃聚酯存在的问题。

一种低二甘醇含量的难燃性聚酯的生产方法，其特征是：包括二酸与二醇进行酯化反应、缩聚反应，在酯化反应或缩聚反应中加入难燃共聚体和催化剂，催化剂为含有钾元素化合物、锂元素、有机胺类催化剂中的一种或几种。

催化剂在聚合物中相对于聚酯重量的添加量为：10～5000ppm。

催化剂中的钾元素化合物为氢氧化钾、醋酸钾、硬脂酸钾、草酸钾或丙酸钾等，其中优选氢氧化钾、醋酸钾，一般加入钾元素的含量为聚酯量的1～100ppm，就可以在不降低阻燃剂磷含量前提下，将聚酯的DEG含量控制在1.8wt％以下，且对反应有较强的催化性。

催化剂中的锂元素化合物为氢氧化锂、醋酸锂、草酸锂或丙酸锂等，其中优选氢氧化锂和醋酸锂，一般加入锂元素的含量为聚酯量的10～300ppm，就可以在不降低阻燃剂磷含量前提下，将聚酯的DEG含量控制在1.8wt％以下，且对反应有较强的催化性。

催化剂中的有机胺类催化剂主要有氢氧化四乙基胺、三乙胺以及三正辛胺等，其中优选三乙胺，一般加入三乙胺的含量为聚酯量的10～2000ppm，就可以在不降低阻燃剂磷含量前提下，将聚酯的DEG含量控制在1.8wt％以下。