[发明专利]一种热稳定性优异的聚酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热稳定性优异的聚酯及其制备方法，聚酯由悬浮液、对苯二甲酸与乙二醇酯化缩聚而成，其中悬浮液由纳米级无机添加剂、无机纳米级添加剂、分散剂与乙二醇调配而成。本发明在聚酯合成过程中，添加一种改善加热传导性能的纳米级无机添加剂以及一种具有良好结晶成核性能且其光折射率接近聚酯的无机纳米级添加剂；将两添加剂在分散剂的作用下，与乙二醇调制成悬浮液，在对苯二甲酸与乙二醇浆料调制过程中实施原位聚合共混，对苯二甲酸与乙二醇经过酯化缩聚后，得到改性剂均匀分布在高黏度熔融体内的聚酯，有助于提高聚酯再加工效率以及热稳定性，在后续制造纤维、薄膜或片材时，有效提升拉伸性能、提升导热性能，使材料的热收缩率下降。

技术领域

本发明属于聚酯制备技术领域，具体涉及一种热稳定性优异的聚酯及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维已经成为全球纺织用纤维的最重要来源，数量占纺织用纤维的50%以上。90%的聚酯长丝和短纤维用于传统织造及非织造纺织品，10%用于产业用纺织品。采用对苯二甲酸、乙二醇直接酯化-连续缩聚合成PET工艺是1995年以来普遍采用的工业化手段，民用长丝及短纤维采用直接纺丝也成为环保、节能、低成本生产的主要工艺路线。良好性能以及相对低的制造成本，使得应用领域不断开拓。

涤纶短纤维与长丝的明显区别在于制造过程中的纤维集束总纤度大大超过涤纶长丝，无论是在纺丝成形及后续的拉伸、卷曲、热定型工序，其加工过程的总纤度是长丝的4百～2万倍，拉伸速度则为长丝的10～20%。因此，提高短纤维物理机械性能均匀性的技术难度相对很高。

涤纶短纤维初期主要用于和棉花混纺，随着工艺生产技术的进步，包括共聚、共混、表面改性等技术已经逐步在生产实际中应用，应用领域已经拓展到超仿棉、仿毛、仿黏胶纤维、非织造布、以及缝纫线、产业用超短纤维等多领域。从产品品种开发的角度，采用改性的聚酯切片熔融纺丝相对简易，但制造能耗、物料消耗高、管理成本高，产品质量不均匀。因此，连续聚合直接纺丝的共聚、共混改性短纤维并不常见。

新应用领域的拓展，提出涤纶短纤维更高的技术要求，包括更低的热收缩率、更高的均匀性等等。满足这些技术要求的手段主要涉及两个方面，一是现有直接纺丝涤纶短纤维生产装置通过纺丝、后拉伸及热处理等工艺调整实施；二是通过合成聚酯过程的共聚、共混改性或熔体共混实施。

第一种手段实施相对简单，但现阶段在很大程度上受到特性黏度在0.64～0.67dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯材料特性的限制，与材料微观结构密切关联的大部分工艺调整难以实现突破。例如与纤维内大分子取向、结晶、非晶区取向以及应力松弛有关的宏观热收缩率。

热收缩率的大小，在很大程度上与纤维在应用加工过程及最终产品的使用要求关联，热收缩率达到50%以上的聚酯短纤维作为非织造布用于原料高密度人造革的基布；而热收缩率小于5%已经成为民用缝纫线用短纤维的基本要求；对于非织造布等复合材料技术加工要求，希望在加工温度180℃时的纤维收缩率小于1%，以满足复合材料的最终技术要求。

第二种手段主要涉及了在大容量连续化生产装置的技术经济可行性，尤其是涉及到直接纺丝，随着新型单体的产业化，共聚改性具有比较宽泛的单体选择以及产业化的先例，例如酸改性低熔点聚酯的直接纺丝、酸改性阳离子染料可染聚酯的直接纺丝等；但相对共混改性依然成本较高、品种切换过渡期长等缺陷，依然需要继续技术进步。

共混改性的优势在于相对灵活的手段，所选择的共混物不参与聚酯发生化学反应，可在聚酯合成反应过程参与共混，也可在纺丝以前参与共混。实现在聚酯的基本特性没有变动的前提下可实现纤维性能的大幅度改变。

通常，有机物的共混可选择熔融过程，例如染料等；而无机物的共混在熔体状态的混合难度较高，主要涉及两大原因，一是聚酯熔体的动力黏度高，采用机械搅拌将额外能耗，并使得熔体升温，可能引起聚合物的降解；二是超细粉末的无机物自身存在团聚效应，不实施分散手段，将造成改性剂在熔体分布极度不匀，甚至造成纺丝、后拉伸过程的不稳定，是最终产品质量不均匀的主要原因。