[發明專利]一種高強度高韌性高阻隔性的無規共聚酯及其制備方法

有效

• 申請號: 202110857021.5
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113501945B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 吳林波;孟洪旭;李志松;李伯耿
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08G63/672
• 分類號: C08G63/672;C08G63/78
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何秋霞;胡紅娟

本發明涉及高分子材料領域，公開一種高強度高韌性高阻隔性的無規共聚酯及其制備方法。包括65?95mol％的式(I)所示的呋喃二甲酸二元醇酯重復單元和5?35mol％的式(II)所示的間苯二甲酸二元醇酯重復單元；其制備方法是將二元酸或其二酯和二元醇混合得到混合物；再加入催化劑和穩定劑酯化得到中間產物，縮聚反應得到無規共聚酯；本發明以間苯二甲酸或其二酯作為共聚單體，與呋喃二甲酸或其二酯共聚，能夠顯著改善PEF、PTF等脆性的呋喃二甲酸聚酯的拉伸韌性的同時，實現了高效地保持其優異的力學強度和模量、氣體阻隔性以及玻璃化溫度的效果，克服了現有技術中多項良好性能不可兼得的問題。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種高強度高韌性高阻隔性的無規共聚酯及其制備方法。

背景技術

呋喃二甲酸(FDCA)是重要的生物基二元酸單體，具有與對苯二甲酸(TPA)相近的芳香性和理化性質，被認為是TPA的優良替代品。與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸1,3-丙二醇酯(PTT)等對苯二甲酸與短鏈二元醇的聚酯相比，聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、聚呋喃二甲酸1,3-丙二醇酯(PTF)等呋喃二甲酸與短鏈二元醇的聚酯具有更高的玻璃化溫度(T_g)、力學強度和模量以及氣體阻隔性，為高阻隔包裝材料的選擇提供了新的機會。但與PET和PTT相比，PEF和PTF在性能上也存在明顯的不足，例如拉伸韌性和沖擊韌性不足，其斷裂伸長率一般僅為2-5％，影響其加工和應用，亟待進行改性，同時保持原有的性能優勢。

共聚反應是改善聚合物性能的常用手段。對于PEF和PTF而言，通過引入柔性的脂肪族二元酸或二元醇等單體合成無規共聚酯，可以較大程度的改善其拉伸韌性，但往往導致玻璃化溫度、拉伸強度和模量以及氣體阻隔性的顯著下降。例如，文獻1(Journal ofApplied Polymer Science,2018,135卷,46076)報道了將十二烷二酸作為共聚單體，合成一系列PEDoF共聚酯，在保持一定的拉伸模量(1.2GPa)和強度(45MPa)的情況下，其斷裂伸長率達380％，但其T_g下降顯著。中國發明專利CN 108264634 A公開了一種2,5-呋喃二甲酸共聚酯及其制備方法，以環己烷二甲酸或異艾杜糖二甲酯作為共聚單體對PEF和PTF進行共聚改性，共聚單體含量為30-50mol％的共聚酯“兼具較好的模量、強度和斷裂伸長率”，斷裂伸長率提高至30％，拉伸模量為0.84-1.7GPa，拉伸強度為36-54MPa，拉伸模量和強度相比PEF和PPF仍有顯著下降，且T_g也明顯下降至48-53℃。