[發明專利]一種生物基高阻隔性聚酯材料及其合成方法

在審

• 申請號: 201810126978.0
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108219121A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 余贊;田璐;鐘文;錢正宇;陳華;章杰;韋雪雪;張勇軍;杜建軍
• 申請（專利權）人: 常德市金潤新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G63/672
• 分類號: C08G63/672;C08G63/42;C08G63/78;C08G63/90
• 代理公司: 上海諾衣知識產權代理事務所(普通合伙) 31298
• 代理人: 劉紅祥

本發明公開了一種生物基高阻隔性聚酯材料及其合成方法，屬于阻隔性聚合物材料合成技術領域；聚2,5?呋喃二甲酸二元醇酯由2,5?呋喃二甲酸和二元醇經酯化反應、縮聚反應和提純精制三個步驟合成。本發明采用的原料均由生物質資源通過化學煉制獲得，具有可再生、環保等優點；本發明的生物基聚酯材料合成工藝簡單，過程環保；本發明的生物基高阻隔性聚2,5?呋喃二甲酸二元醇酯材料在力學性能、熱性能上接近于傳統芳香族聚酯，而阻隔性能更為優異，體現出非對稱剛性環結構的優越性。

技術領域

本發明屬于阻隔性聚合物材料合成技術領域，特別是涉及到一種生物基高阻隔性聚酯材料及其合成方法。

背景技術

“高阻隔”無疑是一種非常理想的屬性,是許多聚合物包裝材料都要求具備的特性之一。在專業術語中高阻隔是指對低分子量的化學物質，如氣體和有機化合物等具有非常低的透過性。高阻隔包裝材料可以有效的保持產品的原始性能,延長其貨架壽命。

聚酯是大家所熟知的一種工業產品，尤其是以石油為原料所合成的聚酯在人們生活中也是及其常見的，聚酯中最常見和應用最廣泛的阻隔材料是石油基的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET由于化學結構對稱，分子鏈平面性較好，分子鏈堆砌緊密，容易結晶取向，這些特點使得其具有優異的阻隔性能。然而，隨著環境污染的嚴重，并且石油本身的不可再生性和價格的日益升高，人們開始尋找一些基于可再生資源的原料來取代這種基于石油的原料來合成一些環境友好的聚酯，特別是開發非石油資源含呋喃環聚合物材料(如聚酯、聚氨酯和聚酰亞胺等)成為熱點。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是一種含有兩個羧基的呋喃衍生物，具有環狀共軛體系，性質穩定，不溶解于多數常用溶劑作為一種具有類芳環結構的化合物。FDCA在結構上與PTA極其相似，如附圖1所示，且具有一定的經濟性和環境友好性，FDCA被認為可替代石油基PTA用于芳香聚酯材料的生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物基高阻隔性聚酯材料及其合成方法，用以替代傳統石油基聚酯材料。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種生物基高阻隔性聚酯材料及其合成方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)酯化反應：向裝有攪拌和冷凝分水裝置的反應器內加入一定摩爾比的2,5-呋喃二甲酸和二元醇物料，并加入一定量的酯化催化劑，開啟加熱緩慢升溫，并不斷攪拌，保持反應體系真空度為-0.5MPa，調控酯化溫度在180-210℃，當反應無水生成時，酯化已經結束，反應體系逐漸降溫，然后轉入縮聚反應階段；

(2)縮聚反應：向上述酯化產物中加入縮聚反應催化劑和抗氧化劑，調控酯化產物于210℃、真空度為-0.5MPa下進行預縮聚反應1h，預縮聚反應結束后，開始逐步提高體系真空度至為-0.1MPa，同時將反應溫度從210℃緩慢升溫至240℃，控制反應3-5h，縮聚反應結束后，得到聚2,5-呋喃二甲酸二元醇酯；

(3)提純精制：將上述縮聚得到的聚2,5-呋喃二甲酸二元醇酯溶于四氯乙烷液中，過濾除去不溶物，利用甲醇沉淀聚合物，經離心后去除上清液，以去除未反應單體及雜質，反復3次，以達到純化目的，將所得產物先于80℃真空干燥12h，最后于120℃真空干燥48h。

優選的，所述優選2,5-呋喃二甲酸和二元醇物料的摩爾比1:1.4-1:1.8，所述酯化催化劑的摩爾分數為反應物料的0.5％。

優選的，所述2,5-呋喃二甲酸、二元醇均為生物質資源通過生物技術或化學技術轉化得到。

優選的，所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一種：

優選的，所述步驟(1)中的酯化催化劑為甲基苯磺酸、鈦酸四丁酯、氯化鋅和氯化錫中的一種或者多種。

優選的，所述步驟(2)中的縮聚反應催化劑為甲醇鈉、甲醇鎂、三氧化二銻中的一種或者多種。