[发明专利]一种聚酯、其制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物由来的常压可染聚酯、该聚酯的制备方法及其用途。

背景技术

目前合成聚酯的应用十分广泛，但其所用原料几乎都是来源于石油。作为一种不可再生的能源，随着全球石油的储备量越来越少，其价格越来越高，致使聚酯纤维的生产成本提高；同时，在石油的裂解过程中会排放出大量的CO₂，导致全球温室效应加剧，影响人类的生存环境。因此，人们越来越迫切地需要开发一种低碳且原料易得的聚酯。

另外，合成聚酯纤维由于其分子结构的原因很难染色，使用分散性染料染色的时候，必须在加压的条件下加热到130℃左右才能上染，这又增加了聚酯纤维加工工艺的成本。

申请号为200980108269.9的中国专利公开了一种生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物及其制备方法，其中制备聚酯的原料中，至少约1重量百分比的对苯二甲酸酯和/或二醇组分中的至少一种源自至少一种生物基材料。虽然该方案解决了聚酯来源的来源，但所得聚酯不具备常压可染性，限制了其在纤维领域的应用。

中国专利CN101063236A公开了一种含侧链的脂肪族二元醇(或其烷氧化物)改性的共聚酯切片或纤维及其制备方法，虽然该聚酯切片或纤维能在常压下染色，但是生产聚酯的原料来自于石油，在石油日益稀少的现在选用生物来源的原料迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物来源、常温常压下染色性能好、成本低的聚酯、该聚酯的生产方法及其用途。一方面生物来源的原料易得，且减少污染；另一方面常温常压下染色性的提高可以降低生产成本，减少加工工艺。

本发明的技术解决方案如下：

一种聚酯，构成聚酯的酸成分中对苯二甲酸结构单元含量为90mol％以上；构成聚酯的二元醇成分主要为乙二醇结构单元和具有如式(1)所示特殊结构的脂肪族二元醇结构单元，其中，乙二醇结构单元的含量为70～99mol％、具有如式(1)所示特殊结构的脂肪族二元醇结构单元的含量为1～30mol％，且二元醇成分中至少如式(1)所示结构单元是生物来源；所述聚酯中的生物来源的碳含量大于20％，

-O-(XO)_a-M-O-(YO)_b-    式(1)

式中，X、Y分别为碳原子数2～4的直链亚烷基或支链亚烷基；a、b分别为0～6的整数，M为碳原子数6以下带侧链的亚烷基。

本发明所述如式(1)所示特殊结构的脂肪族二元醇结构单元在二元醇成分中的含量为1～30mol％，超过此范围的话在纺丝过程中容易出现飘丝的现象，优选6～20mol％。

所述的如式(1)所示具有特殊结构的脂肪族二元醇单元优选2-甲基-1，3-丙二醇单元或二乙氧化的2-甲基-1，3-丙二醇单元。

所述聚酯的制备方法，通过酸和二元醇的酯化、缩聚反应制造常压可染聚酯，其中原料酸中对苯二甲酸占90mol％，原料二元醇中乙二醇占65～99mol％，如式(2)所示的生物来源脂肪族二元醇占1～35mol％，优选6～25mol％，

HO-(XO)_a-M-O-(YO)_b-H    式(2)

式中，X、Y分别为碳原子数2～4的直链亚烷基或支链亚烷基；a、b分别为0～6的整数，M为碳原子数6以下带侧链的亚烷基。

上述聚酯的制备方法可以是直接聚合法或DMT法，也可以是间歇聚合法或连续聚合法。具体包括酯化阶段和缩聚阶段。直接聚合法的酯化阶段是将二元酸和二元醇混合浆料直接加入酯化釜反应，或先制备母液再向酯化釜中慢慢添加二元酸和二元醇的混合浆料进行反应。

将二元醇A和二元酸或二元酸二甲酯按2～1∶1的摩尔比混合，在200～280℃温度下，优选230～250℃，添加酯化催化剂进行酯化或酯交换反应得到低聚物。然后，将缩聚催化剂及添加剂二元醇B先后添加至低聚物中，再1torr的压力以及230～290℃的温度条件下进行缩聚反应制得聚酯。其中，二元醇A是指含有乙二醇或乙二醇和具有特殊结构的脂肪族二元醇的混合物。当二元醇A含有乙二醇时，二元醇B含有如式(2)所示的具有特殊结构的脂肪族二元醇，也可以含有聚乙二醇；当二元醇A含有乙二醇和如式(2)所示的生物来源脂肪族二元醇的混合物时，二元醇B含有聚乙二醇，或者在缩聚反应阶段也可不添加二元醇B。如式(2)所示的生物来源脂肪族二元醇的添加量占合成聚酯所需二元醇的1～35mol％，优选6～25mol％。