低熔點(diǎn)聚酯的合成與性能的研究

張翠

(中韓(武漢)石油化工有限公司， 湖北 武漢 430082)

低熔點(diǎn)聚酯的合成與性能的研究

張翠

(中韓(武漢)石油化工有限公司， 湖北 武漢 430082)

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)加入第三組分間苯二甲酸(IPA)參與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的共聚反應(yīng)制備低熔點(diǎn)聚酯，并考察了IPA加入量對(duì)PET熔點(diǎn)的影響關(guān)系，為低熔點(diǎn)聚酯的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

低熔點(diǎn)聚酯；聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；間苯二甲酸；共聚

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，即滌綸，常溫下具有優(yōu)良的機(jī)械性能和耐磨性能，耐酸堿及多種有機(jī)溶劑，吸水性小，電絕緣性好，除可用作紡織品外還可作簾子線、化工濾布、光盤(pán)基材、耐熱絕熱漆、軸承等。

1 低熔點(diǎn)聚酯的發(fā)展概況

低熔點(diǎn)聚酯是一種具有較低熔點(diǎn)的改性聚酯，它保留了聚酯的部分特性，其纖維可廣泛應(yīng)用于化纖、無(wú)紡布行業(yè)，亦可應(yīng)用于建材、涂料等行業(yè)。低熔點(diǎn)聚酯與普通聚酯有著良好的相容性，可與普通聚酯復(fù)合紡絲，所得的皮芯復(fù)合纖維可用于與羊毛混紡改善精紡毛織物的洗可穿性能[1]。隨著我國(guó)無(wú)紡布產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，低熔點(diǎn)聚酯是無(wú)紡布的理想原料，其需求量也日益增加，在熱熔粘結(jié)纖維領(lǐng)域有著廣闊的前景[2]。熔點(diǎn)為 120-140℃的共聚酯，目前大部分依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，開(kāi)發(fā)低熔點(diǎn)聚酯纖維取代進(jìn)口產(chǎn)品可降低生產(chǎn)成本。

2 共聚法制備低熔點(diǎn)聚酯的原理

由共聚法合成低熔點(diǎn)PET聚酯，通常添加第三組分和第四組分，第三組分主要改善聚酯分子鏈的剛性，第四組分破壞聚酯的規(guī)整性。即在常規(guī)PET生產(chǎn)中加入適當(dāng)比例的二元酸和二元醇參與共聚，可形成嵌段共聚物，原來(lái)規(guī)整的PET分子鏈遭到破壞，熔點(diǎn)降低。

3 實(shí)驗(yàn)部分

(1)實(shí)驗(yàn)藥品及設(shè)備 主要藥品：對(duì)苯二甲酸(PTA)，乙二醇(EG)，間苯二甲酸(IPA)，Sb2O3。裝置與儀器：0.5L小型聚酯合成裝置，熔點(diǎn)測(cè)試儀

(2)實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)是以一定百分比的IPA作為第三組分采用直接酯化法制備低熔點(diǎn)聚酯。反應(yīng)的主要方程式為：

(3)實(shí)驗(yàn)方法 ①向0.5L高壓釜中一次投入物料PTA(49.84g)、IPA(5.54g)、催化劑Sb2O3(20mg)和乙二醇20.7g(約20ml)，檢查系統(tǒng)是否漏氣。當(dāng)裝置氣密性良好后打開(kāi)加熱及攪拌開(kāi)關(guān)，溫度控制在160℃(150～220℃為宜)，壓力0.4MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h。反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)出氣閥不斷將生成的水蒸氣排出，并由冷凝裝置將其冷卻，用量筒計(jì)量出生成水的體積。②當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)無(wú)水蒸氣排出時(shí)(壓力下降為0 MPa)，開(kāi)始進(jìn)行縮聚反應(yīng)。縮聚反應(yīng)需要嚴(yán)格控制真空度為＜4mmHg，溫度控制在270℃(268～275℃為宜)。反應(yīng)時(shí)間2.5h。

4 結(jié)果與討論

(1)酸與醇的原料配比選擇 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中考察了醇與酸的比例n(PTA+IPA)：n(EG)由1：1到1：1.2之間對(duì)反應(yīng)的影響。發(fā)現(xiàn)醇量過(guò)多會(huì)增加排除醇的時(shí)間以及會(huì)增加副反應(yīng)發(fā)生的幾率，再者如反應(yīng)物比例為1：1更有利于聚合反應(yīng)的發(fā)生。故實(shí)驗(yàn)中醇和酸的比例選擇為1：1。

(2)催化劑的選擇與加入量 在聚酯的制備中常用的催化劑主要有鈦系催化劑和銻系催化劑，實(shí)驗(yàn)中考察了9.6mg(Sb(AC)3)、20mg(Sb2O3)、39mg(Sb2O3)、70mg(Sb2O3)等數(shù)據(jù)，并無(wú)明顯差異，最后選定20mg Sb2O3作為催化劑。

(3)IPA加入的量對(duì)PET熔點(diǎn)的影響 向?qū)Ρ蕉姿嶂屑尤胍欢ū壤拈g苯二甲酸作為改性劑，實(shí)驗(yàn)考察了聚酯熔點(diǎn)隨著IPA的加入量的變化情況，當(dāng)IPA含量在20%時(shí)，PET熔點(diǎn)降至196℃，IPA含量在50%時(shí)，PET熔點(diǎn)降至112℃，間苯二甲酸的加入能降低聚酯的熔點(diǎn)，且在其他條件相同時(shí)，聚酯的熔點(diǎn)隨著間苯二甲酸的加入而降低，熔點(diǎn)y與間苯二甲酸添加的百分含量x有著良好的線性關(guān)系y=-279.7x+251.9。主要由于間苯二甲酸的加入破壞了常規(guī)PET的結(jié)構(gòu)規(guī)整性，降低了分子鏈段之間的相互吸引力，使鏈段更易于活動(dòng)，其熔點(diǎn)降低。

5 結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)加入IPA制備了低熔點(diǎn)聚酯，證明加入IPA作為改性組分，可以降低常規(guī)聚酯PET熔點(diǎn)。考察了PET熔點(diǎn)隨IPA加入量的變化趨勢(shì)，當(dāng)IPA含量在0～50%之間時(shí)，PET的熔點(diǎn)與IPA加入的百分含量呈良好的線性關(guān)系。

[1]修福曉.低熔點(diǎn)共聚酯的合成及性能研究[J].合成纖維工業(yè).2006,4:12-15.

[2]李志勇.低熔點(diǎn)聚酯纖維的發(fā)展概況[J].紡織科學(xué)研究.2008,4:29-33.

[3]胡國(guó)梁,等.低熔點(diǎn)共聚酯的研制[J].紡織學(xué)報(bào)2002，23(4).

張翠(1987-)，女，湖北武漢人，漢族，助理工程師，碩士研究生，研究方向：綠色化學(xué)。