[发明专利]一种阳离子可染疏水聚酯及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有阳离子可染性能及疏水性能的聚酯及其制备方法。

背景技术

聚酯是目前人类使用最为广泛的合成高聚物之一，具有强度高、弹性好、抗皱性强、尺寸稳定、耐磨性佳、化学性能稳定、易洗快干、耐热性和耐气候性优良等性能，被广泛应用于服装、装饰、工农业等各领域。

随着生活水平的提高，人们对纤维的附加性能提出了更高的要求，比如要求用于室外天线、船或潜艇的外壳上的纤维不仅要有鲜艳的颜色，还要有疏水性能。

但是，由于普通聚酯的分子结构规整，结晶度和取向度较高，无易染官能团，极性极小，缺乏亲水性，在聚酯长链分子间没有可以适当容纳染料分子的间隙，因此染料粒子不易进入纤维，其染色性差，可使用染料的种类少，只能采用分散染料载体染色、高温染色等方法，但是生产条件苛刻，生产成本高，而且产品颜色不理想。

由于技术的局限性，现有技术中只有单独改善聚酯染色性或者疏水性的技术方案。如中国专利CN101469060A只公开了一种阳离子可染聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的制备方法，在酯化反应完成后或聚合反应开始前加入磺酸盐类化合物，得到的聚合物使用阳离子染料染色后，其织物色彩鲜艳、色牢度高。中国专利CN101139434A公开了一种以氟烷基封端的具有低表面能的含氟聚酯以及其制备方法，具有良好的疏水疏油性能，可以广泛应用于防腐防污涂料。但是以氟烷基封端的聚酯的氟含量低，不能满足纺丝和成膜的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳离子可染并且具有良好的疏水效果的聚酯以及其生产方法。具体地，通过在聚酯中添加阳离子可染成分和具有疏水效果的含氟化合物，从而得到既具备阳离子可染性又具有疏水性的聚合物。

本发明的技术解决方案是：

一种阳离子可染疏水聚酯，主要由芳香族二元酸和脂肪族二元醇共聚而成，该阳离子可染疏水聚酯的分子链中还包含如下式1和式2所示的结构单元：

式1

式2，

其中，式2中M表示钠、锂或钾。

所述式1所示结构单元中的氟元素含量优选占聚酯总量的1.0wt%～28.4wt%。

所述式2所示结构单元中的硫元素含量优选占聚酯总量的0.1 wt%～1.2wt%。

所述聚酯中氟元素和硫元素的重量比优选20.0~100.0：1。

所述聚酯的特性粘度为0.50～0.80dl/g。

本发明还公开了一种阳离子可染疏水聚酯的制备方法，主要由芳香族二元酸与脂肪族二元醇在催化剂作用下进行酯化和缩聚反应得到，在酯化反应或缩聚反应中加入磺酸盐和四氟对苯二甲酸，其中磺酸盐为间苯二甲酸-5-磺酸盐、间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸盐或间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸盐。

在酯化反应或缩聚反应中，优选先添加四氟对苯二甲酸，再添加间苯二甲酸磺酸盐。

所述磺酸盐的添加量优选相当于聚酯的1.46wt%～3.66wt%。

所述四氟对苯二甲酸的添加量优选相当于聚酯的26.84wt%～53.68wt%。

本发明的聚酯具有阳离子可染性能，可染性好，染色鲜艳、不易褪色、色牢度高；同时本发明的聚酯还具有优异的疏水性能。

具体实施方式

本发明的阳离子可染疏水聚酯的分子链中含有如式1和式2所示的结构单元，

式1

式2，

其中，式2中M表示钠、锂或钾。

如式1所示的结构单元来自于四氟对苯二甲酸，通过电负性强的氟原子、高键能的C-F键对碳链的屏蔽保护作用，可以改善聚酯材料的表面性能，从而赋予聚酯疏水、憎油、防污性能。四氟对苯二甲酸具有双羧基结构，在改性反应过程中可代替芳香族二元酸或其酯化物进行反应，生成含有如式1所示结构单元嵌段的聚酯。

聚酯中如式1所示结构单元的含量越高，聚酯的疏水效果越明显；但是如式1所示结构单元的含量过大的话，会导致聚酯的成本升高，色调变差。本发明中优选如式1所示结构单元中氟元素含量占聚酯总量的10.0wt%～20.0wt%。

本发明中如式2所示的结构单元来自于磺酸盐。由于极性磺酸基团存在，聚酯具备了阳离子可染性能。聚酯中磺酸基团的含量越高，聚酯的可染性越好。但是，磺酸基团的极性大，过量的磺酸盐会引起其自聚，使得聚酯的增黏效果显著，反应无法进行。因此，本发明中如式2所示结构单元的含量以硫元素计优选占聚酯总量的0.1wt%～1.2wt%，更优选占聚酯总量的0.2wt%～0.5wt%。