共聚酯的合成及应用研究进展

刘瑞华，白春英，齐 霞

（呼伦贝尔学院，内蒙古 呼伦贝尔 021008）

共聚酯是由多种二羧酸、对苯二甲酸二甲酯和二醇合成的。共聚酯合成可分为醇改性、酸改性、酸与醇共同改性。由于共聚单体的存在改变了聚合物的性能，因而通过适当地选择共聚单体可将量身定做的性能传递给共聚酯。一般通过共聚或添加改性剂共混的方法对聚对苯二甲酸乙二酯（PET）进行改性，以改善其加工性能和制品的性能，扩大其应用范围［1］。本文主要综述了共聚酯的合成及应用研究进展，提出了共聚酯的未来研发方向。

1 纤维用共聚酯

1.1 抗静电纤维用共聚酯

抗静电纤维用共聚酯主要通过添加抗静电剂制备。减缩剂是一种含有聚醚的三元复合抗静电剂，添加量过大，不仅使纤维制造成本提高，而且会加大对纤维结构和性能的破坏，因此，添加3%～5%（w）的抗静电剂，就可达到明显的抗静电效果［2］。

1.2 阻燃共聚酯

珠海鑫科高分子材料有限公司［3］公开了一种共聚酯微发泡阻燃材料及其制备方法。原料组成：聚对苯二甲酸乙二酯-1,4-环己烷二甲酯（PCTG，1,4环己烷二甲醇含量大于50%（w）；PETG，1,4环己烷二甲醇含量小于50%（w））100.0 phr，阻燃剂（溴化环氧树脂、溴代三嗪、三氧化二锑的混合物）10.0～20.0 phr，发泡剂0.1～0.5 phr。制备方法为：各组分经螺杆挤出机混合后在一定温度条件下熔融，然后加压通入二氧化碳进行发泡挤出成型，得到共聚酯微发泡阻燃材料。该共聚酯微发泡阻燃材料的泡孔直径为5～10 μm，密度为1.0～1.1 g/cm3。本发明实现了PCTG的阻燃发泡工艺，制备的共聚酯微发泡阻燃材料的阻燃性能好，发泡均一性好，泡孔均匀破裂少，具有良好的可使用性，同时密度小，力学性能较好。

1.3 抗紫外线纤维用共聚酯

常用的共聚酯抗紫外线添加剂为二氧化钛（金红石）、细粒氧化锌等。将抗紫外线添加剂砂磨分散后配制成乙二醇浆料，在酯化阶段加入反应器，即可得到质量良好的抗紫外线纤维用共聚酯。实验证明［4-7］，制备抗紫外线切片的工艺条件与制备常规PET类似，添加剂能够均匀地分散在切片中，切片质量良好，工业化效果好；抗紫外线PETG是将相应的一薄层抗紫外线PETG放在一厚层的无防护的PETG上，采用共挤压工艺制备的，其可用于制造一面朝阳的户外招牌［8］。

含山县海达服饰有限公司［9］公开了一种耐紫外线的共聚酯纤维面料，涉及服饰面料技术领域。该耐紫外线共聚酯纤维面料中含有3.5%～4.2%（w）的活性纳米凹凸棒土，具有优异的抗紫外线老化性能，经过1 000 h氙灯加速老化实验，断裂强度保持率为93%～95%；经过20次洗涤，质量保持率为96%～99%。亚什兰许可和知识产权有限公司［10］公开了一种不饱和聚酯，其包含富马酸并且任选烯属不饱和部分封端，该不饱和聚酯可以进一步被加工以获得可成型组合物，该可成型组合物能被固化得到人造石。由此获得的人造石显示出对紫外光和阳光的高抗性以及高耐候性。远东新世纪股份有限公司［11］公开了一种用于制备低熔点共聚酯纤维的共聚酯，是由共聚酯A与共聚酯B［质量比为（94∶6）～（98∶2）］经混掺而得。其中，共聚酯A由对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸及二甘醇聚合而得；共聚酯B由对苯二甲酸、乙二醇及新戊二醇聚合而得。所制共聚酯可经纺丝制成低熔点共聚酯纤维，该低熔点共聚酯纤维可作为热黏着纤维与一般聚酯纤维进行黏着，与现有其他热黏着纤维相比，该纤维具有较高的黏着力。

2 刚性共聚酯

卢吉齐默尔股份公司［12］提供了一种共聚酯纤维及其制备方法。所述共聚酯含有4%～12%（w）的聚C2～C4亚烷基二醇单元，质量分数为6.0×10-5～2.6×10-4的季戊四醇单元，和/或总计质量分数为1.5×10-4～2.5×10-3的羧甲基膦酸单元和/或羧乙基膦酸单元。通过酯化、预缩合和缩聚，合成共聚酯。刚性共聚酯具备高透明、高耐热、高强度等优良性能，主要应用于婴幼儿奶瓶、小家电、医疗器械等领域。浙江恒逸石化研究院有限公司［13］公开了一种刚性共聚酯的制备方法。将对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯、刚性二元醇、乙二醇、催化剂和热稳定剂进行一阶段酯化反应，然后负压状态下，继续反应，得到酯化物A；将对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯、二元醇、催化剂进行二阶段酯化反应，得到酯化物B；将酯化物A、酯化物B、催化剂进行酯交换反应，得到酯化物C；将酯化物C进行一阶段缩聚，待无白色液体抽出时，抽高真空，进行二阶段缩聚，得到刚性共聚酯。该刚性共聚酯具有良好的色相和透明度，热力学性能优良，玻璃化转变温度较高。

3 环保可降解共聚酯

武汉科技大学［14］公开了一种环保共聚酯、透明抗静电环保共聚酯薄膜的制备及用途。将2,5-吡嗪二羧酸和两种二羟基化合物在氮气保护下进行催化酯化和催化缩聚，得到共聚酯粗品。经过溶解、沉淀、过滤、干燥，得到环保共聚酯，其具有高的相对分子质量、良好的力学性能，用其制备的抗静电环保共聚酯薄膜还具有良好的透光性能，可用作印制线路板的透明抗静电环保共聚酯薄膜，亦可作为环保保护膜贴覆到电脑显示屏、手机显示屏、电视显示屏等表面，从而对显示屏起到良好的抗静电保护作用。四川大学［15］公开了一种可生物降解共聚酯及其制备方法，解决了现有可生物降解共聚酯存在的气阻性差、成本高、性能有待进一步提高的问题。该可生物降解共聚酯包括40%～85%（w）的二元酸残基和二元醇残基，15%～60%（w）羟基酸残基。该方法具有简单、易于操作、低成本的优点，制备的可生物降解共聚酯力学性能优良、加工性能好、氧气阻隔性好。

4 片材及瓶用共聚酯

非结晶化聚对苯二甲酸乙二酯（APET）和PET等一般用作片材，但片材的热黏合性能不好，影响了其推广应用。为此，将PETG与APET和PET共挤出复合，解决热黏合问题。伊士曼化工公司等［16］公开了一种多层片材，其包含至少三层，即两个外层和一个芯层。外层相同或不同，且包含共聚酯，共聚酯包含：（1）二羧酸组分，即摩尔分数为70%～100%的对苯二甲酸残基，0～30%的具有至多20个碳原子的芳族和/或脂族二羧酸残基；（2）二醇组分，即摩尔分数为10%～40%的2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇残基，0～90%的1,4-环己烷二甲醇残基，0～90%的乙二醇残基。芯层包含不同于外层中的共聚酯。该片材具有防污性、耐候性、耐热性和耐化学药品腐蚀性等，主要应用于电子部件、户外用薄膜等领域。

浙江恒逸石化研究院有限公司［17］公开了一种瓶级生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的制备方法。将山梨醇、己二酸二甲酯及离子液体催化剂进行酯交换反应，得到反应液；将2,5-呋喃二甲酸酯、脂肪族二元醇、催化剂、稳定剂及抗氧化剂进行一级酯交换反应，随后加入反应液进行二级酯交换反应，得到酯化液；将酯化液进行预缩聚，得到预聚物；将预聚物进行终缩聚，得到瓶级生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯。本发明提高了共聚酯的相对分子质量，改善了共聚酯性能。

5 结语与建议

共聚酯广泛应用于人造纤维材料领域，随着环保压力加大，可生物降解共聚酯因力学性能优良、加工性能好而备受关注。建议进行小批量、多品种生产，并开发高附加值的新产品（如远红外、抗紫外线、防静电等纤维用共聚酯）。开发市场适用的产品型号（如适用于切片、瓶片的PET），开发更多的共聚酯新品种。