Способ получения модифицированного полиэтилентерефталата

Способ получения модифицированного полиэтилентерефталата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

Д. В. Лопатик, И. Ф. Осипенко, О. М. Бондарева и И. П. Прокопович

g рr; у г, (71) Заявитель

Институт физико-органической химии АН Белор (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО

ПОЛ ИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА

Изобретение относится к способу получения модифицированного лолиэтилентерефталата (ПЭТФ), который используется для получения волокна типа лавсан, обладающего хорошей накрашиваемостью дислерсными красителями.

Синтетическое полиэфирное волокно на ос5 иове ПЭТФ обладает высокой кристалличностью и плотной упаковкой полимерных цепей, вследствие чего в процессе крашения диффузия красителя протекает очень медленно, что заставляет (t0 применять специально методы крашения — поддавлением, при повышенной температуре (около 120 С) или в присутствии переносчиков.

Известен метод повышения накрашиваемос15 ти полиэтилентерефталатного волокна химической модификацией ПЭТФ в процессе его получения путем введения в полиэфирную цепь мономерных звеньев и блоков, приводящим к нарушению кристалличности и регулярности строения макромолекул 11) . Однако. при этом обычно понимаются прочностнь е характеристики волокна и его термостабильность, 2

Известен способ получения ПЭТФ. модифицированного ди- и триэпоксисоединениями. Волокна при этом приобретают сродство к красителям, физико-механические свойства аналогичны свойствам волокон на основе немодифицированного ПЭТФ; продолжительность стадии поликонденсации составляет 4 ч (21.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения модифицированного

ПЭТФ путем взаимодействия терефталевой кислоты и этилентликоля в присутствии зпоксисодержашего модификатора с последующей поликонденсацией полученного продукта.

В качестве модификатора используют диэпоксисоединения общей формулы

Rg СН вЂ” CRg — СН вЂ” Х вЂ” СН вЂ” С11з — CHRIS

/ /

О где R>-R — Н, алкил,; Х вЂ” двухвалентная группа типа алкилена, арилена, цинлоалкилена, в количестве 0,001 — 1 мол.%.

Волокна на основе ПЭТФ, модифицированного этими соединениями, обладают повышенной

899583 сорбирующей способностью по отношению к красителям 13) .

Однако продолжительность стадии поликонденсации составляет 4 ч и физико-механические показатели волокна недостаточно высоки.

Цель изобретения — улучшение физико-механических свойств полизтилентерефталатного волокна при сохранении повьппенной способности к сорбции красителя и ускорение стадии поликонденсации.

Поставленная цель достигается тем, по согласно способу получения модифицированного полиэтилентерефталата путем взаимодействия терефталевой кислоты и этиленгликоля в присутствии эпоксисодержащего модификатора с последующей поликонденсацией полученного продукта, в качестве эпоксисодержащего модификатора используют 0,5 — 1,5 мол,% на 1 моль терефталевой кислоты циклоалифатического диэпоксида общей формулы где Х вЂ” — 0 —, ОС(СН2)4СΠ—, и модификатор вводят перед стадией поликонденс ации.

Диэпоксиды используют в количестве не более 1,5 мол.%, так как диэпоксисоединения в процессе реакции при раскрытии эпоксидных циклов приобретают четыре реакционноспособных центра, что приводит к образованию разветвленных структур, и при достаточно

Bb!coKoM содержании такого модификатора наступает сшивка. Образующиеся при этом неплавкие продукты поликонденсации непригодны для прядения волокон из расплава.

Используемые циклоалифатичсские эпоксисоединения обладают повышенной реакционной способностью по отношению к. карбоксильным группам и более термостабильны, чем эпоксисоединения алифатической структуры.

Синтез модифицированного ПЭТФ осуществляют в конденсационных стеклянных пробирках и в лабораторном автоклаве при мольном соотношении терефталевой кислоты (ТФК) и этиленгликоля 1 .4. Процесс проводят в две стадии, На стадии этерификации реакционную

О смесь нагревают при 195 — 200 С s атмосфере инертного газа при удалении выделяющейся воды, затем повышают температуру до 225—

230 С и отгоняют избыток этиленгликоля.

Модификатор вводят перед стадией поликондансации, которую осуществляют путем нагревания реакционной смеси в вакууме нри 250—

270 С. Продолжительность нагревания зависит от количества модификатора и составляет не более 2 ч. Иэ полученного модифицированного

16

3О

3$

3О

5О

4

НЭТФ формуют волокна прядением из расплава, которые затем подвергают ориентации путем

4-кратной вытяжки при температуре нагрева. тельных элементов 90 С.

Полученные волокна характеризуют данными физико. механических свойств и способностью накрашивания дисперсным красителем.

Механические свойства определяют на установ ;е о

УМИ — 3 при 20 С, эажимной длине образца

25 мм, диаметре моноволокна 80 — 100 мкм и скорости растяжения 20 мм/мин. На этой же установке снимают термомеханические кривые, из которых определяют температуру стеклования, температуру плавле..ия и термостабильность.

Определение накрашиваемости модифицированных волокон осуществляют с применением

2 вес.% красителя дислерсный синий, Волокна, нагревают в кипящей водяной бане без переносчиков в течение 1,5 ч при модуле ванны 1:50.

Количество сорбированного красителя рассчитывают по разности оптической плотности ванны до и после крашения, определяемой на фотоколориметре ФЭК вЂ” 56 ПМ с помощью калибровоч-, ной кривой.

Пример 1. В лабораторный автоклав емкостью 0,5 загружают 124,5 r (0,75 моль)

ТФК; 169 мл (3 моль) этиленгликоля; 0,13 мл тетрабутоксититана в качестве катализатора этерификации; 0.12 r GeO в качестве катализатора поликонденсации; 3 мл тризтаноламина в качестве ингибитора образования диэтиленгликоля и 3 мл 15 -ной НзРО4 в зтиленгликоле в качестве термостабилизатора. Реакционную масо су нагревают при 190 С в атмосфере азота пока не отгонится около 90% теоретического количества воды, повышают температуру до 220—

225 С и отгоняют избыток этиленгликоля, Вводят

2,4 r (1,5 мол,%) дн- (2,3-эпоксициклогексил) о оксида, выдерживают 1 ч при 220 С в токе азота, затем систему вакуумируют до давления 1 мм, повышают температуру до 250 С и выдерживают 1 ч. Полученный полиэфир в виде расплава продавливают через фильеру, помещенную в выпускное отверстие автоклава, образующуюся мононить пропускают для охлаждения через холодную воду и наматывают на барабан.

Пример 2. Синтез модифицированного

ПЭТФ осуществляют по методике примера 1 при использовании в качестве модификатора 1,3 г (0,5 мол.%) ди- (2,3-эпоксициклогексил) адипината и времени поликонденсации 2 ч.

Пример 3. В конденсационную пробирку загружают 1б,б г (0,1 моль) ТФК;

22,5 (0,4 моль) этиленгликоля; 1,017 тетрабутоксититана; 0,013 г GeO> и 0,017 r триэтанол амина. Реакционную смесь нагревают в токе аргона при 196-198 С при отгонке воды до образования прозрачной гомогенной массы. После

5 ЙЧЖ отгонки почти 85 7 творе ического количества воды вводят 0,2 мл 15%-ного раствора П,РО„

О повышают температуру до 225 — 230 С и в течение 1 — 1,5 ч отгоняют избыток этиленгликоля, Добавляют О,! l г (0,5 мол.%) ди-(2,3-эпоксициклогексил)оксида, выдерживают 1 ч при 225О

230 С в токе аргона, затем систему вакуумируют до давления 1 мм и ведут реакцию при темпе4 ратуре бани 270 С в течение 70 мин. Получают бесцветный полимер, имеющий т. пл. 242 — !6

248 С (на плавильном столике); « «0,28 (0,5 o-ный раствор в м-креэоле прй . 0 С); накрашиваемость 62% (степень сорбции красителя из ванны).

Пример 4. Синтез осуществляют по 1$ етодике примера 3, при использовании в качестве модификатора 0,32 r (1,5 мол.%) ди(2,3-зпоксициклогексил) оксида и времени поликонденсации 1 ч. Получают модифицированный

ПЭТФ, имеяпций т. пл. 235 — 243 С; «) 0,27; «в степень сорбции красителя волокон на его основе 71%.

Пример 5. Синтез модифицированного

ПЭТФ осуществляют по методике примера 3

Образцы полиэтилентерефталата

Характеристика

1 известный немодифицированный

240-243 241-245

250-254

261

50

0,24

0,23

0,30

Плотность, г/см

1,37

1,37

1,375

Прочность при разрыве, г/денье

4,53

3,95

5,10

4,38

1280

27,5

Разрывное удлинение, %

48,7

67,3

68

49,5

356

358

360

Температура плавления, С о

Температура стеклования, С

Удельная вязкость 0,5%-ного о раствора при 20 С а

Модуль упругости, кг, мм

Степень сорбции дисперсного красителя (из ванны), %

Температура 5%-ной потери в весе, С

Продолжительность поликонденсации, ч

Как видно из таблицы, волокна на основе

ПЭТФ, модифицированного циклоалифатическими диэпоксидами, !Io сравнению с нсмодифицироКТ 6 при использовании в качестве.модификатора

0,5 r (1,5 мол.%) д -(2,3-эпоксипиклотексил) адипнната и времени полнконденсации 70 мин.

Получают модифицированный ПЭТФ, имеющий т. пл. 249 — 253 C; « „0,27; степень сорбцнн красителя волокон на его основе 77%.

Пример 6. Синтез модифицированного

ПЭТФ осуществляют по методике примера 3, при использовании в качестве модификатора

0,25 г (0,75 мол.%) ди-(2,3-эпоксициклогексил)адипината и времени поликокденсации

45 мин, Получают мидифицированный ПЭТФ, имеющий т. пл. 244 — 249С; 1уА0,30; степень сорбции красителя волокном 79%.

П р и и е р 7. Синтез осуществляют по . методике примера 3, при использовании в качестве модификатора О,!7 г (0,5 мол.%) ди(2,3-эпоксицикло «гксил) адипината и времени поликонденсации 70 мин. Полученный ПЭТФ имеет т, пл. 249 — 253 C; g ® 0,27; степень сорбции красителя волокном 75%.

Сравнительные физико-механические свойства ПЭТФ и волокон на его основе приведены в таблице. ванными волокнами обладают улучшенной накрашиваемостью и повышенным значением модуля упругости.

7 8995В3 8

Волокна, полученные предлагаемым способом, ненни повышенной способности к сорбцни имеют повышенное значение удлинения пря раз- красителя и ускорения стадии поликонденсарыве. цин, в качестве эпоксисодержащего модифика

Использование циклоалифатических моно. тора используют 0,5 — 1,5 мол.% на 1 моль эпоксипроизводных дает воэможность сократить 5 терефталевой кислоты цнклоалифатяческбго стадию поляконденсации. диэпокснда общей формулы

Изобретение позволяет улучшить физико механические свойства поляэтилентерефталатного волокна при сохранении повышенной способ

X ости к сорбция красителя и ускорить стадию 10 оли конденсации, О О

Составитель И. Чернова

Техред Т.Маточка

Корректор О Билак

Редактор Г. Кацалап

Подписное

Тираж 511

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 12055/31 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фоомула изобретения

1$

Способ получения модифицированного полиэтилентерефталата путем взаимодействия терефталевой кислоты и зтиленгликоля в присутствии эпоксисодержащего модификатора с последующей полнконденсацией полученного про- эр дукта, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью улувпения физико-механических свойств полязтилентерефталатного волокна при сохрагде Х вЂ” — 0 —; — ОС(СНг) 4СΠ—, и модификатор вводят перед стадией полнконденсации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петухов Б. В. Полиэфирные волокна.

М., "Химия", 1976, с. 228-230, 2. Патент Японии И 10627, кл. 26 0 6, опублик. 1967.

3. Патент Японии й= 10625, кл. 26 0 6, опублнк. 1967 (прототяп).