[發(fā)明專利]一種可降解生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010123825.8
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111286012B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張婉迎;胡宇苗;徐錦龍;王松林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江恒逸石化研究院有限公司
• 主分類號: C08G63/672
• 分類號: C08G63/672;D01F6/92;D01F1/10;D01F6/84;C08L67/02;C08L97/02;C08L61/28;C08J9/40;C08J9/28
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體

本發(fā)明公開了一種可降解生物基2,5?呋喃二甲酸基共聚酯及其制備方法和應(yīng)用，涉及共聚酯的制備領(lǐng)域，其分子鏈由生物基聚酯鏈段以及功能性聚醚鏈段構(gòu)成。共聚的方法將PEG短鏈均勻的鏈接到PEF鏈段之間，利用柔性親水的PEG短鏈，賦予整個(gè)共聚酯一定的可降解性能；并且，制備過程中可通過調(diào)節(jié)PEG的含量及數(shù)均分子量控制PEF?PEG共聚酯的降解速率，制備得到降解速率可調(diào)控的生物基共聚酯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及共聚酯的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種可降解生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、綠色環(huán)保的發(fā)展高分子材料以及相關(guān)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)，全球均在尋找能夠替代石油基的生物基原材料，從而降低對石油的依賴，提高國家能源安全，降低石油產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的污染。聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)是由生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和乙二醇經(jīng)酯化反應(yīng)、縮聚反應(yīng)得到的一種新型聚酯材料。該聚酯材料不僅具有與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)類似的分子結(jié)構(gòu)，同時(shí)其原料來源于生物基材料，是未來最有望代替石油基PET使用的新型聚酯材料。

目前，由于PEF原料較貴以及性能上存在一系列的缺陷，因此，該聚酯并未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。首先，在原料方面，PEF的原料主要包括生物基2,5-呋喃二甲酸以及乙二醇，其中，生物基2,5-呋喃二甲酸由于制備過程復(fù)雜，產(chǎn)率較低，同時(shí)產(chǎn)物提純較難，因此造成2,5-FDCA價(jià)格較貴。另外，由于2,5-FDCA來源于生物質(zhì)原料，因此2,5-FDCA中會存在微量的多糖或其他雜志，將其制備成為PEF時(shí)，會導(dǎo)致聚酯色相較差等問題；在PEF性能方面，雖然其具備優(yōu)異的熱力學(xué)性能以及氣體阻隔性能，但是分子量不高、結(jié)晶速率緩慢導(dǎo)致的產(chǎn)物脆性大、力學(xué)性能差等問題嚴(yán)重影響了其應(yīng)用領(lǐng)域。另外，PEF原料雖來源于生物質(zhì)材料，但是其與PET相同，仍然存在不可降解等問題。

例如，一種在中國專利文獻(xiàn)上公開的“一種2,5-呋喃二甲酸基聚酯的制備方法”，其公告號CN101899145B，其公開了一種2，5-呋喃二甲酸基聚酯的制備方法，以2，5-呋喃二甲酸(FDCA)為主單體，乙二醇(EG)，1，3-丙二醇(PDO)，1，4-丁二醇(BDO)或1，6-己二醇(HDO)為共聚單體，采用酯化和縮聚兩步法制備2，5-呋喃二甲酸基聚酯。但是其存在分子量不高、結(jié)晶速率緩慢導(dǎo)致的產(chǎn)物脆性大、力學(xué)性能差等問題，并且雖然采用的2，5-呋喃二甲酸單體來自于玉米等植物秸稈，屬于可再生的生物質(zhì)原料，但其可降解性并不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服目前2,5-呋喃二甲酸基聚酯存在分子量不高、結(jié)晶速率緩慢導(dǎo)致的產(chǎn)物脆性大、力學(xué)性能差，且可降解性不高等問題，提出了一種可降解生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯及其制備方法和應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可降解生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯，其分子鏈由生物基聚酯鏈段以及功能性聚醚鏈段構(gòu)成。

作為優(yōu)選，所述生物基酯鏈段由2,5-呋喃二甲酸和/或及其酯與二元醇反應(yīng)得到，所述生物基二甲酸包括2,5-呋喃二甲酸，所述生物基二甲酸酯包括2,5-呋喃二甲酸二甲酯，所述二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇中的一種或多種，所述功能性聚醚鏈段為聚乙二醇。

一種可降解生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的制備方法，包括以下制備步驟：

1)酯化反應(yīng)：

將2,5-呋喃二甲酸和/或及其酯與二元醇混合，加入鈦-銻復(fù)合催化劑、熱穩(wěn)定劑以及抗氧劑攪拌均勻，隨后在180-230℃和50-200kPa下進(jìn)行酯化反應(yīng)，直至餾出的小分子的含量達(dá)到理論值的95％以上時(shí)反應(yīng)終止得到酯化液；

2)預(yù)縮聚反應(yīng)：

在酯化液中加入聚乙二醇攪拌均勻，隨后升高溫度至230-245℃，控制壓力在100-1000Pa之間進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)得到預(yù)聚物；