一种用废聚酯制备聚酯织物亲水整理剂的方法

摘要

本发明涉及一种用废聚酯制备聚酯织物亲水整理剂的方法，属于涤纶化工技术领域。本发明的亲水整理剂采用废聚酯与乙二醇进行醇解得到对苯二甲酸乙二醇酯，然后加入间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物、聚乙二醇、碱金属的醋酸盐以及复合热稳定剂进行聚合反应制得。该制备方法简单，所得亲水整理剂色泽好，水溶性好，不需乳化剂就可容易的溶解在水中，同时采用废聚酯可以实现废聚酯的循环利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用废聚酯制备聚酯织物亲水整理剂的方法，属于涤纶化 工技术领域。

背景技术

聚酯（涤纶）织物具有强力大，耐摩性、挺括性、尺寸稳定性好等优点， 在服装领域有广泛的应用。但聚酯纤维回潮率仅0.4%，因此聚酯织物的吸湿性 差，易产生静电和沾污，聚酯织物用于服装面料的穿着舒适性差。聚酯织物的 亲水性与穿着舒适性密切相关，改善织物的亲水性就可以改善聚酯织物的穿着 舒适性。对聚酯织物进行亲水性整理是改善其穿着舒适性的有效方法。

中国专利CN200810024025“吸湿排汗舒适整理剂及其生产工艺和应用”提 供了一种用于聚酯纤维进行改性、使之具有良好的吸湿排汗性的吸湿排汗舒适 整理剂的配方、生产工艺及应用，所述的吸湿排汗舒适整理剂是聚乙二醇、乙 二醇、聚醚和对苯二甲酸二甲酯反应生成的分子量在30000～50000的高分子量 的聚酯/聚醚嵌段共聚物。中国专利CN200810244319“用于聚酯纤维的改性剂 及其制备方法和应用”公开了一种用于对聚酯纤维进行改性的改性剂、及其制 备方法和应用，所述的改性剂是由聚乙二醇、乙二醇、聚醚、对苯二甲酸二甲 酯、两端聚醚改性有机硅和催化剂醋酸金属盐，采用二步法连续生产工艺生产 的分子量在1000～50000的高分子量的聚酯/聚醚/有机硅三元共聚物。中国专利 CN201010532418“聚酯、聚醚改性硅油三元共聚织物整理剂的制备方法”提供 了一种聚酯、聚醚改性硅油三元共聚织物整理剂的制备方法。实践中发现这类 织物整理剂的水溶性差，在水中溶解或分散困难，需要乳化剂才能溶解或乳化。

中国专利CN200710026196“以回收聚酯废料为原料制备涤纶用聚酯多功能 整理剂的方法”提供了一种以回收聚酯废料为原料，通过水解、聚合、磺化制 得具有类似聚酯分子链段的嵌段共聚物涤纶用聚酯多功能整理剂。根据该专利， 回收聚酯废料熔融后与对苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、聚醚反应，然后用硫酸 磺化使分子链中引入磺酸基团，再进行聚合反应制备聚酯多功能整理剂，磺酸 基团的引入改善产品的水溶性，产品在水中容易溶解或分散。该方法直接用硫 酸磺化，工艺复杂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种用废聚酯制备聚酯织物亲水整理 剂的方法，工艺简单，所得聚酯织物亲水整理剂色泽好，水溶性好，不需乳化 剂就可容易的溶解在水中。同时采用废聚酯可以实现废聚酯的循环利用。

本发明的技术方案如下：一种聚酯织物亲水整理剂的制备方法，包括废 聚酯的醇解、共聚两步反应，具体步骤如下：

（1）废聚酯的醇解：将乙二醇、废聚酯加入到反应釜中，其中乙二醇与 废聚酯的重量比为0.3～1.0：1；在压力0.1～0.3MPa、温度210～240℃条件 下醇解反应2～4小时；再降低压力至常压、温度230～240℃条件下搅拌1～ 1.5小时，过滤得到废聚酯的醇解产物对苯二甲酸乙二醇酯。

（2）共聚反应：将步骤（1）醇解产物移入聚合反应釜，加入间苯二甲 酸-5-磺酸盐或其衍生物，或者将间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物配成质量分 数20～40%的乙二醇溶液加入；再加入废聚酯重量0.05～0.2%的碱金属醋酸 盐，搅拌40min～60min，然后加入废聚酯重量80～180％的平均分子量为600～ 6000的聚乙二醇，最后加入复合热稳定剂，搅拌25min～35min，在4000～ 600Pa的低真空、温度240～270℃条件下预缩聚30～60min,再在600～100Pa 高真空、温度270～280℃条件下聚合30～120min得亲水整理剂。

上述步骤（1）所述乙二醇与废聚酯的重量比优选为0.4～0.7：1。

上述间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物的添加量折算为等当量的间苯二甲 酸-5-磺酸钠(SSIPA)计算，加入量为废聚酯重量的10～20%。其中间苯二甲酸 -5-磺酸盐选自间苯二甲酸-5-磺酸钠（SSIPA）或间苯二甲酸-5-磺酸锂，间苯 二甲酸-5-磺酸盐衍生物选自间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸二甲酯 -5-磺酸锂、间苯二甲酸-5-磺酸钠乙二醇酯（SIPE）或者间苯二甲酸-5-磺酸锂 乙二醇酯中的一种，优选间苯二甲酸-5-磺酸钠乙二醇酯。

上述碱金属醋酸盐选自醋酸钠、醋酸钾或者醋酸锂中的一种，优选醋酸钠。

上述聚乙二醇的平均分子量优选1000～4000。

上述复合热稳定剂由带有位阻酚的抗氧剂和磷系稳定剂组成，带有位阻 酚的抗氧剂和磷系稳定剂的加入量分别为废聚酯重量的0.04～0.08%和0.02～ 0.06%。所述带有位阻酚的的抗氧剂选自四[β－(3,5－二叔丁基-4-羟基苯基)丙 酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、2，2—硫代双(4—甲基—6—叔丁基苯酚)（抗 氧剂2246）或者[β－(3,5－二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]十八碳醇（抗氧剂1076）。 所述磷系稳定剂选自磷酸、亚磷酸、磷酸酯或者亚磷酸酯中的一种。

本发明的废聚酯包括聚酯废块、聚酯废丝、废聚酯瓶等。为防止引入杂 质，废聚酯优选大有光的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废块、大有光的PET 无油丝、废聚酯瓶片。聚酯废块在应用前粉碎成粒径小于5mm的颗粒，聚酯 废丝长度裁成小于10cm，废聚酯瓶粉碎成直径小于20mm的碎片。

在本发明步骤（1）废聚酯的醇解过程中，乙二醇加入量过少，乙二醇对废 聚酯的浸泡体积少，废聚酯的醇解时间长；乙二醇加入量过大，会造成乙二醇 的过度浪费，同时后道工序中多余的乙二醇还要排出，需要消耗大量的热量。 因此乙二醇与废聚酯的重量比选为0.3～1.0：1，优选为0.4～0.7：1。

本发明间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物的添加量如果过小，聚酯的水溶性 受影响；添加量过大，产品的成本增加，同时产品水溶性过好，影响聚酯织物 产品的耐水洗性能。因此本发明间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物的添加量折算 为等当量的间苯二甲酸-5-磺酸钠(SSIPA)计算为废聚酯重量的10～20%。

本发明共聚反应中聚乙二醇分子量过低，产品的亲水效果差，分子量过高， 聚乙二醇的反应活性降低，影响产品的水溶性能。聚乙二醇用量少，影响产品 的水溶性；用量过大，由于聚乙二醇的热稳定性差，产品易发黄，同时产品的 耐水性能差。因此本发明聚乙二醇平均分子量选为600～6000，优选1000～4000。 加入量选为废聚酯重量的80～180%。

由于间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物呈酸性，其加入会加剧乙二醇自身的 脱水反应，本发明选配碱金属醋酸盐可很好地抑制生产中乙二醇本身的脱水反 应，降低产品中二甘醇的含量。

本发明复合热稳定剂中，带有位阻酚的抗氧剂作用是降低产品在高温条 件下氧化分解程度，磷酸、亚磷酸或其酯类作为热稳定剂，其作用是降低产品 在高温条件下热降解的程度。复合热稳定剂的加入可以提高产品的耐热性，利 于高温条件下生产和使用。

与现有技术相比，本发明亲水整理剂具有很好的水溶性，不需要乳化剂就 可以溶解在热水中，且储存稳定。由于聚乙二醇在废聚酯醇解反应后加入，缩 短了其在高温下的停留时间，降低其热分解的可能性，加上复合稳定剂的使用， 使产品的稳定性提高，产品色泽好。本发明只需废聚酯的醇解、共聚两步反应， 工艺简单，易于实现工业化大批量生产。且本发明以废聚酯为原料，变废为宝， 有利于化纤工业资源化发展。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例中所用原料及设备均为本 领域常规技术。

实施例1

选用大有光的聚酯废块为原料，粉碎成粒径小于5mm的颗粒，即为废 聚酯颗粒。将1000kg废聚酯颗粒、600kg乙二醇投入到带搅拌器的反应釜中， 在压力0.2MPa、温度230℃下醇解反应2小时，当反应釜搅拌用手盘能转动 后启动电机搅拌，逐渐降低压力至常压，升温到240℃，保温反应1小时，得 废聚酯的醇解产物对苯二甲酸乙二醇酯。

将上述产物过滤后移入聚合反应釜，加入463kg间苯二甲酸-5-磺酸钠乙 二醇酯（SIPE）的乙二醇溶液（溶液中SIPE重量含量40%，以下简称SIPE40， 折合成SSIPA为139.5kg）、醋酸钠1.0kg，搅拌60分钟，然后加入平均分子 量为1450的聚乙二醇（PEG1450）1500kg、0.5kg抗氧剂1010、0.4kg磷酸 三甲酯，搅拌30分钟，在低真空2000～1000Pa、温度260～270℃下预缩聚 45min，在高真空400～150Pa、温度275～280℃下聚合60min出料，冷却后 得乳白色蜡状固体产品。

实施例2

与实施例1不同的是加入555kg的SIPE40。

实施例3

如实施例1，所不同的是加入1200kg平均分子量为1000的聚乙二醇 （PEG1000）。

实施例4

如实施例1，所不同的是加入1800kg平均分子量为2000的聚乙二醇 （PEG2000）。

实施例5

如实施例1，所不同的是加入900kg的SIPE的乙二醇溶液，溶液中SIPE 重量含量20%(简称SIPE20）。

比较例1

与实施例1不同的是在共聚反应中未加入间苯二甲酸-5-磺酸钠乙二醇酯 （SIPE）的乙二醇溶液。

比较例2

与实施例1所不同的是加入185kg的SIPE40（折合成SSIPA添加量为 5.5%＜10%），产品为乳白色蜡状固体。

比较例3

与实施例1不同的是加入700kg的SIPE40（折合成SSIPA添加量为21%）。

比较例4

如实施例1，所不同的是加入1500kg的平均分子量为400的聚乙二醇。

比较例5

与实施例1不同的是未加入抗氧剂1010和磷酸三甲酯，产物为微黄色蜡 状固体。

比较例6

将865kg对苯二甲酸、100kg乙二醇、463kg的间苯二甲酸-5-磺酸钠乙二 醇酯（SIPE）的乙二醇溶液（溶液中SIPE重量含量40%）、1500kg平均分子 量为1450的聚乙二醇、0.5kg抗氧剂1010、0.4kg磷酸三甲酯、1.0kg醋酸钠 全部加入打浆釜，打浆均匀后进入酯化釜，在250℃下常压酯化，酯化结束后 移入聚合釜，在2000～1000Pa的低真空、温度260～270℃下预缩聚，在高真 空400～150Pa、温度275～280℃下聚合60min出料，冷却后得黄色蜡状固体 产品。

分别取上述实施例和比较例产品10g加入90g水中，搅拌并加热到70～80 ℃并保温20分钟，观察产品溶解情况，结果见表1。

分别将上述实施例和比较例全溶产品配成3%的水溶液，采用常用整理工 艺：浸渍(整理剂30g/L,pH值--6,温度25℃,浴比1∶30)→二浸二轧(轧液率80%) →预烘(80℃,3min)→焙烘(180℃,4sec)→取出布样→水洗→烘干，对涤/棉平纹机 织布进行亲水整理并测定其芯吸高度；将织物按GB/T8629-2001标准洗涤20次 后再次测定其芯吸高度。结果见表1。

表1亲水整理剂产品以及织物的性能

注1：按照FZ/T01071-2008标准测试20min的芯吸高度。

由表1可见，采用本发明制备方法，制得的聚酯织物亲水整理剂不仅色泽 好、不发黄，易溶于水，同时耐水洗、具备优异的吸湿性。由比较例1-3可见， 在本发明的基础上，间苯二甲酸-5-磺酸钠乙二醇酯（SIPE）不加或加入量过 少，所得亲水整理剂的水溶性降低；折合成SSIPA添加量过多时，产品耐洗 效果差。比较例4中，聚乙二醇分子量过低，产品的亲水和耐洗效果差。由比 较例5可见，在本发明的基础上不加热稳定剂，所得产品色泽微黄。如比较例 6，当所有聚合反应物都参与酯化反应时，所得产品的色泽也发黄。