[發(fā)明專利]聚酯類玻璃聚合物、發(fā)泡材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114736493B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔鵬劍;楊其;李鵬支
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L67/00;C08K5/17;C08K5/09;C08J3/24;C08G63/91;C08J9/12
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郭萍

本發(fā)明提供了聚酯類玻璃聚合物，由聚酯、第一添加劑以及第二添加劑經(jīng)熔融共混形成，第一添加劑為含叔胺結(jié)構(gòu)的多元醇或者與聚酯反應(yīng)后能形成叔胺結(jié)構(gòu)的多元醇，第二添加劑為含酸酐基團的化合物；在熔融共混過程中，第一添加劑與聚酯通過酯交換反應(yīng)形成了動態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，第二添加劑與聚酯分子鏈之間發(fā)生了支化交聯(lián)形成了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；第一添加劑中的叔胺結(jié)構(gòu)、過量的羥基，以及第二添加劑的鄰基參與效應(yīng)協(xié)同催化酯交換反應(yīng)。本發(fā)明還提供了該聚酯類玻璃聚合物的發(fā)泡材料。本發(fā)明可有效改善聚酯類聚合物的重復(fù)加工性能、耐蠕變性能和發(fā)泡性能，豐富了聚酯類聚合物材料的種類，同時實現(xiàn)了聚酯類玻璃聚合物的高效、環(huán)保制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及具備優(yōu)異重復(fù)加工性能、耐蠕變性能和發(fā)泡性能的聚酯類玻璃聚合物，聚酯類玻璃聚合物發(fā)泡材料，以及二者的制備方法。

背景技術(shù)

聚酯類聚合物是全世界繼聚烯烴聚合物之后產(chǎn)量最高的熱塑性塑料，其中占比最高的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)年產(chǎn)量超70萬噸。PET主要應(yīng)用于瓶片、纖維及薄膜等低端產(chǎn)業(yè)，由于低端的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一，PET市場已遭受嚴重的飽和。另一方面，由于聚酯類聚合物普遍易發(fā)生熱解、水解及剪切降解，導(dǎo)致回收及再加工后的聚酯性能下降，進一步影響了其回收利用的前景。目前常用擴鏈交聯(lián)的方法來提升回收PET的性能，但該方法仍然無法避免PET重復(fù)加工后性能下降的問題。

類玻璃聚合物(Vitrimers)是熱塑性樹脂和熱固性樹脂之外的另一類樹脂，它既擁有化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，又具備可重復(fù)加工性能，集熱塑性樹脂與熱固性樹脂的優(yōu)點于一身。Vitrimers是極具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧希绻馨丫埘マD(zhuǎn)變?yōu)閂itrimers，也就是在聚酯基體中引入動態(tài)可調(diào)節(jié)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，則有望解決聚酯重復(fù)加工后性能下降的問題。然而，目前Vitrimers的制備流程復(fù)雜，效率低下，因為交換反應(yīng)速率不高而無法使用連續(xù)法生產(chǎn)。Zhou等人(Y.Zhou,J.G.P.Goossens,R.P.Sijbesma,J.P.A.Heuts.Poly(butyleneterephthalate)/Glycerol-based Vitrimers via Solid-StatePolymerization.Macromolecules 2017；50(17):6742-6751.)和Demongeot等人(A.Demongeot,R.Groote,H.Goossens,T.Hoeks,F.Tournilhac,L.Leibler.Cross-Linkingof Poly(butylene terephthalate)by Reactive Extrusion UsingZn(II)Epoxy-Vitrimer Chemistry.Macromolecules 2017；50(16):6117-6127.)通過在體系中加入大量的金屬催化劑Zn(II)成功制備了聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)Vitrimers，然而外加催化劑會導(dǎo)致以下問題：(1)催化劑遷移后會影響交換反應(yīng)速率進而影響產(chǎn)品性能；(2)催化劑的遷移可能會影響到人體健康及自然環(huán)境，不符合環(huán)保要求。此外，Qiu等人(J.Qiu,S.Ma,S.Wang,Z.Tang,Q.Li,A.Tian,X.Xu,B.Wang,N.Lu,J.Zhu.Upcycling of PolyethyleneTerephthalate to Continuously Reprocessable Vitrimers through ReactiveExtrusion.Macromolecules 2021；54(2):703-712.)通過環(huán)氧擴鏈劑及多元醇的配合使用，將PET轉(zhuǎn)變成為了Vitrimers，然而該方法需要將PET在205℃的真空烘箱中固化10h，制備方法仍舊復(fù)雜，效率低下。

PET等聚酯類聚合物發(fā)泡材料可應(yīng)用于風(fēng)電葉片，建筑等領(lǐng)域，是擴展PET等聚酯類聚合物應(yīng)用范圍的有效途徑，但其發(fā)泡材料的制備卻面臨著以下難題。PET是線性分子鏈結(jié)構(gòu)，熔體強度不高，因無法承受發(fā)泡過程中的拉伸而不具備發(fā)泡能力。對PET進行一定程度的擴鏈交聯(lián)可提高熔體強度，賦予其發(fā)泡能力，但擴鏈交聯(lián)的程度卻又難以控制，化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的PET容易因熔體強度過大而限制泡孔的生長，導(dǎo)致發(fā)潑倍率過低，甚至無法發(fā)泡的問題。

發(fā)明內(nèi)容