一种聚对苯二甲酸丙二醇酯及其制备方法与流程

    技术2024-11-23  33


    本发明涉及聚合物领域,尤其涉及一种聚对苯二甲酸丙二醇酯及其制备方法。


    背景技术:

    1、ptt作为已商品化的芳香族聚酯,由其制成的合成纤维具有优异的热力学性能。ptt纤维拥有比聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)纤维更柔软的手感、更高的拉伸回弹;具有聚酰胺(pa)的柔软性,且具有更好的色泽;具有腈纶(pan)的蓬松性,且具有更强的耐磨性。因此,ptt纤维广泛应用于服装面料、地毯和工程塑料等领域,成为当前国际上的热门高分子材料之一。

    2、ptt的合成方法有酯交换法和连续酯化法。由于酯交换法会排放出甲醇,目前合成ptt的主要方法是酯化法,即由对苯二甲酸和1,3-丙二醇缩聚而成。然而现有商业化的ptt黏度较低,玻璃化转变温度较低,断裂伸长率也较低,表现为脆性断裂。向ptt中引入酰胺单元结构,促进分子间氢键的形成,可以有效改善ptt的黏度、结晶性能、机械强度等。

    3、marcel k提到一种增强聚酯性能的方式是将酰胺键引入主链。将聚酯和聚酰胺共混是一种常用的酰胺键改性聚酯的方法,可以实现聚酯和聚酰胺的优势互补。retolaza a制备了聚酰胺66(pa66)和pet的共混物,该共混物展现出较好的机械性能。已经实现工业化的生产的“仪纶”商品采用对苯二甲酸、聚酰胺和乙二醇共聚制得,该共聚物具有较好的柔顺性和易染色等特点。郝莱丹等人利用聚己内酰胺预聚物和对苯二甲酸乙二醇酯制备了聚酰胺酯共聚物,由该产物制备的纤维展现出较高的力学性能。

    4、cn109134850b公开了聚酯酰胺及其制备方法以及由该聚酯酰胺制得的纤维,其采用二元醇、对苯二甲酸和/或其衍生物、二元胺和/或其衍生物进行酯化、酰化反应,得到聚酯酰胺。

    5、该方案得到的产品断裂伸长率最大为130%。

    6、cn108794741a公开了一种由酰胺结构无规杂化的聚酯及其制备方法,其产品的由二甲酸单体、二元醇单体、二元胺单体制备得到,断裂伸长率最大为107%。

    7、作为二元胺的一种替代单体,二酰肼一般用于聚氨酯的合成中,广泛用于胶黏剂、弹性体的制备。

    8、在ptt树脂中鲜见二酰肼的使用。

    9、本案解决的技术问题是:如何提高ptt树脂的断裂伸长率和拉伸强度。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种聚对苯二甲酸丙二醇酯,本发明采用对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3-丙二醇、二酰肼为原料,合成得到了聚对苯二甲酸丙二醇酯,相比采用脂肪二胺作为改性原料合成的聚对苯二甲酸丙二醇酯,其断裂伸长率和拉伸强度更优。

    2、同时,本发明还提供了一种聚对苯二甲酸丙二醇酯的制备方法。

    3、本发明不作特殊说明的情况下:nm代表纳摩尔/升,μm代表微摩尔/升,mm代表毫摩尔/升,m代表摩尔/升。

    4、为实现上述目的,本申请公开了:

    5、一种聚对苯二甲酸丙二醇酯,以对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3-丙二醇、二酰肼为原料经过酯化和酰化反应后得到;

    6、其中,对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3-丙二醇、二酰肼的摩尔比为:0.4:0.752~0.784:0.016~0.048。

    7、由于动态多重氢键的协同作用,引入动态氢键(h键)可制备出兼具高强度、高韧性甚至高延展性的高性能聚合物材料。相比二胺单体,酰肼基团(-co-nh-nh-)具有多个氨基和羟基单元,因此可用于加入聚酯的骨架或侧基,以密集的多重氢键改善分子间的相互作用和机械性能。

    8、在上述的聚对苯二甲酸丙二醇酯中,所述二酰肼为己二酸二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、丁二酸二酰肼、癸二酸二酰肼中的一种或多种组合。

    9、在上述的聚对苯二甲酸丙二醇酯中,所述对苯二甲酸酯为对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸二乙酯。

    10、在上述的聚对苯二甲酸丙二醇酯中,所述1,3-丙二醇为生物基1,3-丙二醇。

    11、同时,本发明还公开了如上任一所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯的制备方法,包括如下步骤:

    12、步骤1:在酯化/酯交换催化剂的作用下,对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、二元醇和二元胺或二酰肼进行酯化/酯交换反应,得到含预聚物的反应体系;

    13、步骤2:向步骤1得到的含预聚物的反应体系中添加缩聚催化剂和热稳定剂,进行减压缩聚反应,当产物的分子量达到最高,缩聚反应结束,得到聚对苯二甲酸丙二醇酯。

    14、在上述的制备方法中,所述酯化/酯交换催化剂、缩聚催化剂各自独立选自钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、钛酸四乙酯、醋酸锌、醋酸镁、醋酸锰、三氧化二锑、乙二醇锑中的一种或多种的混合。

    15、在上述的制备方法中,所述的热稳定剂为磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、irganox1010、irganox168和irganox245中的一种。

    16、在上述的制备方法中,步骤1的酯化/酯交换反应温度为180~240℃,酯化/酯交换反应时间为1~3h;步骤2的缩聚反应温度为240~260℃,缩聚反应真空度为10~100pa,缩聚反应时间为2~3h。

    17、在上述的制备方法中,所述酯化/酯交换催化剂与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯的摩尔比为0.5~1.5:1000;所述缩聚催化剂与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯的摩尔比为0.5~1.5:1000;所述热稳定剂与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯的摩尔比为0.5~1.5:1000。

    18、本申请至少具有如下有益效果:

    19、(1)本发明提供的增强增韧ptt,解决了ptt玻璃化转变温度与结晶度较低、分子链段刚性较高的问题,从而制备出强度高、韧性好的生物基ptt。

    20、(2)本发明提供的增强增韧ptt制备工艺简单,热力学性能优良,相关性能优于现有的商品级ptt产品,且可实现工业化生产。



    技术特征:

    1.一种聚对苯二甲酸丙二醇酯,其特征在于,以对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3-丙二醇、二酰肼为原料经过酯化和酰化反应后得到;

    2.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯,其特征在于,所述二酰肼为己二酸二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、丁二酸二酰肼、癸二酸二酰肼中的一种或多种组合。

    3.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯,其特征在于,所述对苯二甲酸酯为对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸二乙酯。

    4.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯,其特征在于,所述1,3-丙二醇为生物基1,3-丙二醇。

    5.如权利要求1~4任一所述的聚对苯二甲酸丙二醇酯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

    6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述酯化/酯交换催化剂、缩聚催化剂各自独立选自钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、钛酸四乙酯、醋酸锌、醋酸镁、醋酸锰、三氧化二锑、乙二醇锑中的一种或多种的混合。

    7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述的热稳定剂为磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、irganox1010、irganox168和irganox245中的一种。

    8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤1的酯化/酯交换反应温度为180~240℃,酯化/酯交换反应时间为1~3h;步骤2的缩聚反应温度为240~260℃,缩聚反应真空度为10~100pa,缩聚反应时间为2~3h。

    9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述酯化/酯交换催化剂与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯的摩尔比为0.5~1.5:1000;所述缩聚催化剂与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯的摩尔比为0.5~1.5:1000;所述热稳定剂与对苯二甲酸或对苯二甲酸酯的摩尔比为0.5~1.5:1000。


    技术总结
    本申请属于聚合物领域,公开了一种聚对苯二甲酸丙二醇酯,以对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3‑丙二醇、二酰肼为原料经过酯化和酰化反应后得到;其中,对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3‑丙二醇、二酰肼的摩尔比为:0.4:0.752~0.784:0.016~0.048。本发明采用对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、1,3‑丙二醇、二酰肼为原料,合成得到了聚对苯二甲酸丙二醇酯,相比采用脂肪二胺作为改性原料合成的聚对苯二甲酸丙二醇酯,其断裂伸长率和拉伸强度更优。同时,本发明还提供了一种聚对苯二甲酸丙二醇酯的制备方法。

    技术研发人员:李发学,李莹莹,袁如超,张炽坚,何廷刚
    受保护的技术使用者:广东恒碳科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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