共聚酯的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展

劉瑞華，白春英，齊 霞

（呼倫貝爾學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008）

共聚酯是由多種二羧酸、對苯二甲酸二甲酯和二醇合成的。共聚酯合成可分為醇改性、酸改性、酸與醇共同改性。由于共聚單體的存在改變了聚合物的性能，因而通過適當(dāng)?shù)剡x擇共聚單體可將量身定做的性能傳遞給共聚酯。一般通過共聚或添加改性劑共混的方法對聚對苯二甲酸乙二酯（PET）進(jìn)行改性，以改善其加工性能和制品的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍［1］。本文主要綜述了共聚酯的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展，提出了共聚酯的未來研發(fā)方向。

1 纖維用共聚酯

1.1 抗靜電纖維用共聚酯

抗靜電纖維用共聚酯主要通過添加抗靜電劑制備。減縮劑是一種含有聚醚的三元復(fù)合抗靜電劑，添加量過大，不僅使纖維制造成本提高，而且會加大對纖維結(jié)構(gòu)和性能的破壞，因此，添加3%～5%（w）的抗靜電劑，就可達(dá)到明顯的抗靜電效果［2］。

1.2 阻燃共聚酯

珠海鑫科高分子材料有限公司［3］公開了一種共聚酯微發(fā)泡阻燃材料及其制備方法。原料組成：聚對苯二甲酸乙二酯-1,4-環(huán)己烷二甲酯（PCTG，1,4環(huán)己烷二甲醇含量大于50%（w）；PETG，1,4環(huán)己烷二甲醇含量小于50%（w））100.0 phr，阻燃劑（溴化環(huán)氧樹脂、溴代三嗪、三氧化二銻的混合物）10.0～20.0 phr，發(fā)泡劑0.1～0.5 phr。制備方法為：各組分經(jīng)螺桿擠出機(jī)混合后在一定溫度條件下熔融，然后加壓通入二氧化碳進(jìn)行發(fā)泡擠出成型，得到共聚酯微發(fā)泡阻燃材料。該共聚酯微發(fā)泡阻燃材料的泡孔直徑為5～10 μm，密度為1.0～1.1 g/cm3。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了PCTG的阻燃發(fā)泡工藝，制備的共聚酯微發(fā)泡阻燃材料的阻燃性能好，發(fā)泡均一性好，泡孔均勻破裂少，具有良好的可使用性，同時(shí)密度小，力學(xué)性能較好。

1.3 抗紫外線纖維用共聚酯

常用的共聚酯抗紫外線添加劑為二氧化鈦（金紅石）、細(xì)粒氧化鋅等。將抗紫外線添加劑砂磨分散后配制成乙二醇漿料，在酯化階段加入反應(yīng)器，即可得到質(zhì)量良好的抗紫外線纖維用共聚酯。實(shí)驗(yàn)證明［4-7］，制備抗紫外線切片的工藝條件與制備常規(guī)PET類似，添加劑能夠均勻地分散在切片中，切片質(zhì)量良好，工業(yè)化效果好；抗紫外線PETG是將相應(yīng)的一薄層抗紫外線PETG放在一厚層的無防護(hù)的PETG上，采用共擠壓工藝制備的，其可用于制造一面朝陽的戶外招牌［8］。

含山縣海達(dá)服飾有限公司［9］公開了一種耐紫外線的共聚酯纖維面料，涉及服飾面料技術(shù)領(lǐng)域。該耐紫外線共聚酯纖維面料中含有3.5%～4.2%（w）的活性納米凹凸棒土，具有優(yōu)異的抗紫外線老化性能，經(jīng)過1 000 h氙燈加速老化實(shí)驗(yàn)，斷裂強(qiáng)度保持率為93%～95%；經(jīng)過20次洗滌，質(zhì)量保持率為96%～99%。亞什蘭許可和知識產(chǎn)權(quán)有限公司［10］公開了一種不飽和聚酯，其包含富馬酸并且任選烯屬不飽和部分封端，該不飽和聚酯可以進(jìn)一步被加工以獲得可成型組合物，該可成型組合物能被固化得到人造石。由此獲得的人造石顯示出對紫外光和陽光的高抗性以及高耐候性。遠(yuǎn)東新世紀(jì)股份有限公司［11］公開了一種用于制備低熔點(diǎn)共聚酯纖維的共聚酯，是由共聚酯A與共聚酯B［質(zhì)量比為（94∶6）～（98∶2）］經(jīng)混摻而得。其中，共聚酯A由對苯二甲酸、乙二醇、間苯二甲酸及二甘醇聚合而得；共聚酯B由對苯二甲酸、乙二醇及新戊二醇聚合而得。所制共聚酯可經(jīng)紡絲制成低熔點(diǎn)共聚酯纖維，該低熔點(diǎn)共聚酯纖維可作為熱黏著纖維與一般聚酯纖維進(jìn)行黏著，與現(xiàn)有其他熱黏著纖維相比，該纖維具有較高的黏著力。

2 剛性共聚酯

盧吉齊默爾股份公司［12］提供了一種共聚酯纖維及其制備方法。所述共聚酯含有4%～12%（w）的聚C2～C4亞烷基二醇單元，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0×10-5～2.6×10-4的季戊四醇單元，和/或總計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5×10-4～2.5×10-3的羧甲基膦酸單元和/或羧乙基膦酸單元。通過酯化、預(yù)縮合和縮聚，合成共聚酯。剛性共聚酯具備高透明、高耐熱、高強(qiáng)度等優(yōu)良性能，主要應(yīng)用于嬰幼兒奶瓶、小家電、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。浙江恒逸石化研究院有限公司［13］公開了一種剛性共聚酯的制備方法。將對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?、剛性二元醇、乙二醇、催化劑和熱穩(wěn)定劑進(jìn)行一階段酯化反應(yīng)，然后負(fù)壓狀態(tài)下，繼續(xù)反應(yīng)，得到酯化物A；將對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ァ⒍?、催化劑進(jìn)行二階段酯化反應(yīng)，得到酯化物B；將酯化物A、酯化物B、催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)，得到酯化物C；將酯化物C進(jìn)行一階段縮聚，待無白色液體抽出時(shí)，抽高真空，進(jìn)行二階段縮聚，得到剛性共聚酯。該剛性共聚酯具有良好的色相和透明度，熱力學(xué)性能優(yōu)良，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高。

3 環(huán)保可降解共聚酯

武漢科技大學(xué)［14］公開了一種環(huán)保共聚酯、透明抗靜電環(huán)保共聚酯薄膜的制備及用途。將2,5-吡嗪二羧酸和兩種二羥基化合物在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行催化酯化和催化縮聚，得到共聚酯粗品。經(jīng)過溶解、沉淀、過濾、干燥，得到環(huán)保共聚酯，其具有高的相對分子質(zhì)量、良好的力學(xué)性能，用其制備的抗靜電環(huán)保共聚酯薄膜還具有良好的透光性能，可用作印制線路板的透明抗靜電環(huán)保共聚酯薄膜，亦可作為環(huán)保保護(hù)膜貼覆到電腦顯示屏、手機(jī)顯示屏、電視顯示屏等表面，從而對顯示屏起到良好的抗靜電保護(hù)作用。四川大學(xué)［15］公開了一種可生物降解共聚酯及其制備方法，解決了現(xiàn)有可生物降解共聚酯存在的氣阻性差、成本高、性能有待進(jìn)一步提高的問題。該可生物降解共聚酯包括40%～85%（w）的二元酸殘基和二元醇?xì)埢?5%～60%（w）羥基酸殘基。該方法具有簡單、易于操作、低成本的優(yōu)點(diǎn)，制備的可生物降解共聚酯力學(xué)性能優(yōu)良、加工性能好、氧氣阻隔性好。

4 片材及瓶用共聚酯

非結(jié)晶化聚對苯二甲酸乙二酯（APET）和PET等一般用作片材，但片材的熱黏合性能不好，影響了其推廣應(yīng)用。為此，將PETG與APET和PET共擠出復(fù)合，解決熱黏合問題。伊士曼化工公司等［16］公開了一種多層片材，其包含至少三層，即兩個(gè)外層和一個(gè)芯層。外層相同或不同，且包含共聚酯，共聚酯包含：（1）二羧酸組分，即摩爾分?jǐn)?shù)為70%～100%的對苯二甲酸殘基，0～30%的具有至多20個(gè)碳原子的芳族和/或脂族二羧酸殘基；（2）二醇組分，即摩爾分?jǐn)?shù)為10%～40%的2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁二醇?xì)埢?～90%的1,4-環(huán)己烷二甲醇?xì)埢?～90%的乙二醇?xì)埢Ｐ緦影煌谕鈱又械墓簿埘?。該片材具有防污性、耐候性、耐熱性和耐化學(xué)藥品腐蝕性等，主要應(yīng)用于電子部件、戶外用薄膜等領(lǐng)域。

浙江恒逸石化研究院有限公司［17］公開了一種瓶級生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的制備方法。將山梨醇、己二酸二甲酯及離子液體催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)，得到反應(yīng)液；將2,5-呋喃二甲酸酯、脂肪族二元醇、催化劑、穩(wěn)定劑及抗氧化劑進(jìn)行一級酯交換反應(yīng)，隨后加入反應(yīng)液進(jìn)行二級酯交換反應(yīng)，得到酯化液；將酯化液進(jìn)行預(yù)縮聚，得到預(yù)聚物；將預(yù)聚物進(jìn)行終縮聚，得到瓶級生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯。本發(fā)明提高了共聚酯的相對分子質(zhì)量，改善了共聚酯性能。

5 結(jié)語與建議

共聚酯廣泛應(yīng)用于人造纖維材料領(lǐng)域，隨著環(huán)保壓力加大，可生物降解共聚酯因力學(xué)性能優(yōu)良、加工性能好而備受關(guān)注。建議進(jìn)行小批量、多品種生產(chǎn)，并開發(fā)高附加值的新產(chǎn)品（如遠(yuǎn)紅外、抗紫外線、防靜電等纖維用共聚酯）。開發(fā)市場適用的產(chǎn)品型號（如適用于切片、瓶片的PET），開發(fā)更多的共聚酯新品種。