[发明专利]一种碱溶性共聚酯及其生产方法和用途

说明书

技术领域

    本发明涉及一种碱溶性共聚酯及其生产方法和用途。

背景技术

在各个领域碱溶性聚合物均有广泛的应用，最常见的为纤维领域。应用碱溶性聚合物可以制成各种功能的纤维，比如将碱溶性聚合物作为海岛复合纤维的海成分，经热碱水处理溶掉碱溶性聚合物后可得到超细纤维；或者将碱溶性聚合物与常规聚酯切片共混纺丝后，经适当碱处理可制成中空微多孔纤维，具有良好的吸湿排汗效果。除了纤维领域外，碱溶性聚合物还可应用于黏合剂、涂料等领域。

目前制备碱溶性聚合物的方法，通常先以对苯二甲酸、乙二醇为主要原料进行直接酯化，然后在聚合反应过程中加入第三组分间苯二甲酸-5-磺酸盐或间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸盐。直接酯化法生产得到的聚合物的末端羧基含量较高，耐热性不好。另外，虽然第三组分的加入能够赋予聚合物碱溶性能，但是由于在大分子上引入带有磺酸基团的间位苯环结构的空间位阻效应，增大了大分子的内旋转活化能，且极性磺酸基团增加了分子链缠结点，使大分子链运动能力降低，限制了大分子链段的规则排列，使其结晶能力下降，进而导致聚合物熔体粘度急剧增加，对海岛复合纤维的制造和加工带来不良影响。因此，现有技术中通过加入第四组分聚乙二醇引入醚键，改善聚合物结晶性能的同时也有助于碱水解反应的进行。但是由于大分子链段中醚键的引入，聚合物的耐热性会进一步变差。

发明内容

 本发明的目的在于提供一种碱溶性好、异物少且耐热性好的共聚酯及其生产方法，且该共聚酯可用于制备纤维。

本发明的技术解决方案是：

一种碱溶性共聚酯，主要由乙二醇和对苯二甲酸二甲酯共聚而成，共聚酯的分子链段中含有如式1所示的结构单元A、如式2所示的结构单元B、如式3所示的结构单元C和如式4所示的结构单元D，式5所示的结构单元E和式6所示的结构单元F，

               式1

          式2

　     式3

         式4

—OCH₂CH₂O—         式5

 —OCH₂CH₂OCH₂CH₂O—      式6

    其中，结构单元B占结构单元A、结构单元B和结构单元C总量的6～14mol%；结构单元C占结构单元A、结构单元B和结构单元C总量的0～20mol%；结构单元D占共聚酯总量的5～20wt%，式4中n为20～200的整数，m为1或2，R为碳原子数1～18的碳水化合物基团；结构单元F占结构单元E和F总量的7～40mol%。

结构单元B中由于存在亲水性的磺酸基团，可以改善共聚酯的碱溶速度。共聚酯链段中结构单元B占结构单元A、结构单元B和结构单元C总量的6～14mol%。当结构单元B的量低于6mol%时，共聚酯的碱溶性得不到有效的提高；当结构单元B的量高于14mol%时，虽然可以提高共聚酯的碱溶性能，但是聚合过程中聚合物的增粘效果严重，熔体流动性差，影响共聚酯的后续加工及纺丝性能。从共聚酯的碱溶性、加工纺丝性能等方面综合考虑，优选共聚酯链段中结构单元B占结构单元A、结构单元B和结构单元C总量的8～12mol%。

如式3所示的结构单元C是一种间位苯环结构，来自于间苯二甲酸或其衍生物，结构单元C的加入能够破坏共聚酯链结构的规整性，减弱分子间的作用力，使得水分子更容易进入共聚酯分子内部，加速共聚酯的溶胀，进一步提高其碱溶解速度。但如果共聚酯的分子链中结构单元C的含量过高，会降低共聚酯的热稳定性，影响共聚酯的纺丝及后加工性能。共聚酯链段中结构单元C占结构单元A、B和C总量的0～20mol%，优选2～15mol%。

由于结构单元D上接枝有聚醚型基团，因此它具有很好的亲水性，可以提高共聚酯的碱溶性能，更主要的是它能改善由于结构单元B和结构单元C所带来的共聚酯加工及纺丝性能不良的问题，提高共聚酯的流动性。结构单元D的总量占共聚酯总量的5～20wt%。当共聚酯链段中结构单元D的总量占共聚酯总量低于5wt%时，不能进一步提高共聚酯的碱溶性且不能有效改善共聚酯的流动性能，当结构单元D的总量高于20wt%时，会导致共聚酯的熔融粘度降低，影响共聚酯的纺丝性。