張翠

(中韓(武漢)石油化工有限公司， 湖北 武漢 430082)

低熔點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)

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

低熔點聚酯；聚對苯二甲酸乙二酯；間苯二甲酸；共聚

聚對苯二甲酸乙二醇酯，即滌綸，常溫下具有優(yōu)良的機械性能和耐磨性能，耐酸堿及多種有機溶劑，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、光盤基材、耐熱絕熱漆、軸承等。

1 低熔點聚酯的發(fā)展概況

低熔點聚酯是一種具有較低熔點的改性聚酯，它保留了聚酯的部分特性，其纖維可廣泛應(yīng)用于化纖、無紡布行業(yè)，亦可應(yīng)用于建材、涂料等行業(yè)。低熔點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]。隨著我國無紡布產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，低熔點聚酯是無紡布的理想原料，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]。熔點為 120-140℃的共聚酯，目前大部分依賴進口，價格昂貴，開發(fā)低熔點聚酯纖維取代進口產(chǎn)品可降低生產(chǎn)成本。

2 共聚法制備低熔點聚酯的原理

由共聚法合成低熔點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)中加入適當比例的二元酸和二元醇參與共聚，可形成嵌段共聚物，原來規(guī)整的PET分子鏈遭到破壞，熔點降低。

3 實驗部分

(1)實驗藥品及設(shè)備 主要藥品：對苯二甲酸(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，熔點測試儀

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

(3)實驗方法 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。當裝置氣密性良好后打開加熱及攪拌開關(guān)，溫度控制在160℃(150～220℃為宜)，壓力0.4MPa，反應(yīng)時間為2h。反應(yīng)過程中通過出氣閥不斷將生成的水蒸氣排出，并由冷凝裝置將其冷卻，用量筒計量出生成水的體積。②當反應(yīng)釜內(nèi)無水蒸氣排出時(壓力下降為0 MPa)，開始進行縮聚反應(yīng)?？s聚反應(yīng)需要嚴格控制真空度為＜4mmHg，溫度控制在270℃(268～275℃為宜)。反應(yīng)時間2.5h。

4 結(jié)果與討論

(1)酸與醇的原料配比選擇 實驗過程中考察了醇與酸的比例n(PTA+IPA)：n(EG)由1：1到1：1.2之間對反應(yīng)的影響。發(fā)現(xiàn)醇量過多會增加排除醇的時間以及會增加副反應(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。故實驗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，實驗中考察了9.6mg(Sb(AC)3)、20mg(Sb2O3)、39mg(Sb2O3)、70mg(Sb2O3)等數(shù)據(jù)，并無明顯差異，最后選定20mg Sb2O3作為催化劑。

(3)IPA加入的量對PET熔點的影響 向?qū)Ρ蕉姿嶂屑尤胍欢ū壤拈g苯二甲酸作為改性劑，實驗考察了聚酯熔點隨著IPA的加入量的變化情況，當IPA含量在20%時，PET熔點降至196℃，IPA含量在50%時，PET熔點降至112℃，間苯二甲酸的加入能降低聚酯的熔點，且在其他條件相同時，聚酯的熔點隨著間苯二甲酸的加入而降低，熔點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，其熔點降低。

5 結(jié)論

本文通過實驗加入IPA制備了低熔點聚酯，證明加入IPA作為改性組分，可以降低常規(guī)聚酯PET熔點。考察了PET熔點隨IPA加入量的變化趨勢，當IPA含量在0～50%之間時，PET的熔點與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]胡國梁,等.低熔點共聚酯的研制[J].紡織學(xué)報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)。