[發(fā)明專利]一種纖維級生物基聚酯及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711113700.1
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107915833B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉鵬;王華平;王朝生;烏婧;陳向玲;張婉迎;王晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C08G63/20
• 分類號: C08G63/20;D01F6/84
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31303
• 代理人: 金利琴

本發(fā)明涉及一種纖維級生物基聚酯及其制備方法，制備方法：以生物基二元醇和生物基二元酸為原料，采用熔融縮聚的方法，先后經(jīng)過酯化反應(yīng)、微交聯(lián)預(yù)縮聚反應(yīng)和終縮聚反應(yīng)制得纖維級生物基聚酯；微交聯(lián)預(yù)縮聚反應(yīng)是指在預(yù)縮聚反應(yīng)過程中加入具有多羥基結(jié)構(gòu)的單體生成具有支化結(jié)構(gòu)的預(yù)聚體的反應(yīng)。最終制得的纖維級生物基聚酯粘度為0.65～1.25dl/g，聚合度為100～150，分子量分布指數(shù)為1.05～1.25。本發(fā)明的制備方法，大大降低了縮聚反應(yīng)的停留時間，降低了能耗與物耗，減低終縮聚反應(yīng)過程造成的熱降解，同時提升了聚酯品質(zhì)，極具經(jīng)濟效益；本發(fā)明的產(chǎn)品，品質(zhì)高、粘度高、分子量大且其分子量分布集中，極具應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚酯制備領(lǐng)域，具體涉及一種纖維級生物基聚酯及其制備方法。

背景技術(shù)

生物基材料是指以可再生資源為原料，通過生物合成、生物加工、生物煉制過程獲得的生物質(zhì)合成材料、生物質(zhì)再生材料和基礎(chǔ)化工原料。生物基材料目前主要用于生產(chǎn)塑料、纖維、尼龍和橡膠等，具有原料可再生、生物可降解、加工生產(chǎn)過程生成的有害物少等特點。生物基材料是現(xiàn)代生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，也是社會經(jīng)濟綠色增長的重大產(chǎn)業(yè)方向。生物基材料的規(guī)模化發(fā)展，將降低化工材料工業(yè)對化石資源的依賴，有利于環(huán)境改善與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，對于加快培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、促進我國石油化工材料轉(zhuǎn)型升級、推動綠色經(jīng)濟增長、促進農(nóng)工融合與城鎮(zhèn)化建設(shè)具有重大意義。

但目前廣泛使用的生物基高分子材料在纖維成形領(lǐng)域應(yīng)用受到一定限制，特別是某些應(yīng)用性要求高的領(lǐng)域。歸其原因生物基高分子材料在合成過程中由于生物基單體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差導(dǎo)致其聚合難于控制聚合物的分子量無法達到紡絲級別要求，迫切需要通過合成技術(shù)，提高其綜合性能，滿足要求。以生物基2,5-呋喃二甲酸為例，其分子結(jié)構(gòu)中含有芳香環(huán)，與對苯二甲酸(PTA)在化學(xué)結(jié)構(gòu)十分相似，通過與二元醇反應(yīng)可以合成線性高分子。生物基2,5-呋喃二甲酸被認為是石油基單體PTA的理想替代品。相比較脂肪類聚合物，生物基2,5-呋喃二甲酸用于合成生物基高分子材料可有效提高其耐熱性能和機械性能。但生物基2,5-呋喃二甲酸含有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)在高溫條件下容易老化降解，導(dǎo)致制備的生物基聚酯顏色深、粘度在0.50dl/g范圍內(nèi)，無法滿足纖維加工要求。

為克服生物基聚酯的以上缺陷，國內(nèi)外專家學(xué)者對其進行諸多相關(guān)研究。

專利CN101899145B公開了一種2,5-呋喃二甲酸基聚酯的制備方法，采用酯化、縮聚兩步法，整個制備過程反應(yīng)歷時14～32h，遠超出現(xiàn)有的聚酯制備時間，最終形成聚合度為100～500的2,5-呋喃二甲酸基聚酯，該聚酯分子量已達到紡絲要求，但是該方法制備過程較長，生物基2,5-呋喃二甲酸含有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)在高溫條件下容易老化降解，對聚酯顏色及粘度有較大影響，無法滿足纖維加工要求。

專利CN106243331A公開了一種聚呋喃二甲酸乙二醇酯的制備方法，通過引入新型的含氮催化劑實現(xiàn)分子量的增加，解決產(chǎn)物色澤嚴重等問題。但是所采用的含氮催化劑主要為含氮的烯烴類及含胺類等化合物為主，雖滿足了聚酯聚合過程中的穩(wěn)定劑要求，但是所制備的聚酯在熱加工過程中如熔融紡絲更高溫度條件下會發(fā)生熱降解等造成纖維的品質(zhì)嚴重下降的問題。

專利CN102516513B公開了一種低黃變2,5-呋喃二甲酸基聚酯的制備方法，以生物質(zhì)原料的2,5-呋喃二甲酸和二元醇為單體，通過溶液縮聚制備2,5-呋喃二甲酸基聚酯。該制備方法簡單、反應(yīng)條件溫和，避免了熔融縮聚引發(fā)聚酯老化降解黃變。但所采用的溶液縮聚試劑為四氯乙烷化學(xué)試劑，有毒、有刺激性，受高熱會分解產(chǎn)生有毒的腐蝕性煙氣危險性，同時反應(yīng)結(jié)束后回收成本較高。

因此，開發(fā)一種粘度高、品質(zhì)好且安全環(huán)保的纖維級生物基聚酯及其制備方法極具現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在粘度低、聚酯顏色深及工藝不環(huán)保的問題，提供了一種粘度高、品質(zhì)好且安全環(huán)保的纖維級生物基聚酯及其制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：