[發明專利]一種由聚四氫呋喃基材料解聚制備聚酯材料的方法及其產品

有效

• 申請號: 202210317991.0
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114702651B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 張興宏;張勛;張成建
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08G63/42
• 分類號: C08G63/42
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 朱朦琪

本發明公開了一種由聚四氫呋喃基材料解聚制備聚酯材料的方法，以聚四氫呋喃基材料與環酸酐為原料，以路易斯酸和/或質子酸為催化劑，經陽離子交替共聚合成聚酯材料。本發明公開的方法，制備工藝簡單、溫和、可控，通過該方法可將聚四氫呋喃鏈節完全解聚并轉化為聚酯鏈節，突破了現有技術不能循環利用聚四氫呋喃基材料的難題，制備得到的聚酯材料中酯鏈節的含量高于80％，更為重要的是，該方法制備得到的聚酯材料為具有雙端羧基的全交替結構，鏈結構明確，無金屬離子殘留，有望廣泛應用于環氧樹脂增韌、新型橡膠材料、食品包裝、電子材料包裝等領域。

技術領域

本發明涉及高分子材料的解聚與回收的技術領域，尤其涉及一種從聚四氫呋喃基材料解聚制備聚酯材料的方法及其產品。

背景技術

塑料是三大類合成高分子材料中應用最為廣泛的材料，塑料的使用已經深入到了人們生活的方方面面。據統計，每年全球塑料廢料約為2.5億噸，且消耗量以每年8％的速度增長，這些塑料的處理仍然是一個嚴峻的挑戰。傳統的通過垃圾填埋和焚燒的方法不僅帶來了嚴重的環境問題，而且是一種資源上的浪費。另一種機械回收的方法損失了其機械性能，作為新材料的添加劑使用，這種方法雖然增加了塑料的使用頻率，但是仍然面臨終廢的問題。

聚四氫呋喃、以及商業化的聚四氫呋喃基聚氨酯及其它由聚四氫呋喃構筑的材料的回收仍然沒有好的方法。傳統的聚四氫呋喃基材料的回收主要是將聚四氫呋喃解聚，但是得到的是聚四氫呋喃基材料和四氫呋喃的混合物，為了提高四氫呋喃產率，需要在較高的反應溫度下進行，這是高能耗的過程。例如文獻(Stephan?Enthaler?and?AlexandraTrautner,ChemSusChem.,2013,6,1334-1336)與文獻(Stephan?Enthaler,J.Appl.Polym.Sci.,2014,39791-39795)分別報道了FeCl₃和Zn(OTf)₂在160～200℃的溫度下催化聚四氫呋喃降解成四氫呋喃，轉化率在90％左右。該工藝中聚四氫呋喃降解回收四氫呋喃，主要是在酸催化下醚鍵無規斷裂的過程，但是由于存在聚四氫呋喃四氫呋喃平衡，無法實現聚四氫呋喃的完全回收。

進一步地直接利用聚四氫呋喃基彈性體為原料，實現聚四氫呋喃以及含有聚四氫呋喃嵌段的材料的回收再利用尚未能有效解決。因此研究發展經濟和環境友好型的方法，在實現聚四氫呋喃以及含有聚四氫呋喃嵌段的材料的回收的同時生成增值化學品是富有前景的方法但鮮有報道。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明公開了一種由聚四氫呋喃基材料解聚制備聚酯材料的方法，制備工藝簡單、溫和、可控，通過該方法可將聚四氫呋喃鏈節完全解聚并轉化為聚酯鏈節，突破了現有技術不能循環利用聚四氫呋喃基材料的難題，制備得到的聚酯材料中酯鏈節的含量高于80％，更為重要的是，該方法制備得到的聚酯材料為具有雙端羧基的全交替結構，鏈結構明確，無金屬離子殘留，有望廣泛應用于環氧樹脂增韌、新型橡膠材料、食品包裝、電子材料包裝等領域。

具體技術方案如下：

一種由聚四氫呋喃基材料解聚制備聚酯材料的方法，以聚四氫呋喃基材料與環酸酐為原料，以路易斯酸和/或質子酸為催化劑，經陽離子交替共聚合成聚酯材料。

本發明首次提出了一種聚四氫呋喃基材料回收的同時生成增值化學品的工藝，突破了現有技術不能循環利用聚四氫呋喃基材料的難題。本發明通過引入環酸酐和生成的THF共聚，由于聚酯的生成是一個不可逆的過程，推動了聚四氫呋喃四氫呋喃解聚平衡反應向四氫呋喃方向移動，實現了聚醚降解的同時生成了聚酯。該反應涉及到聚醚降解和聚酯生成兩種類型的反應，需要解決動力學匹配、共聚活性和催化劑的難題。通過篩選合適的催化劑種類、精準調控聚四氫呋喃基材料與環酸酐的摩爾投料比以及陽離子交替共聚反應的溫度，同時解決了動力學匹配、共聚活性和催化劑的問題，保證聚四氫呋喃鏈節完全解聚并轉化為聚酯鏈節。