[发明专利]一种聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酯技术领域，尤其涉及一种聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物的总称，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料，包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等。其中，PET由于具有良好的成纤性、力学性能、耐磨性、抗蠕变性和电绝缘性而广泛应用于工程塑料、机械零件等的生产。

PET是以对苯二甲酸和乙二醇为原料通过缩聚反应合成的，其中，乙二醇的分子式为C₂H₆O₂，分子量为62.07，CAS登录号为107-21-1，不仅可以通过环氧乙烷直接水合法合成，也可以通过生物发酵工艺合成，来源广泛而且价格便宜；对苯二甲酸的分子式为C₈H₆O₄，分子量为166.13，CAS登录号为100-21-0，虽然对苯二甲酸是产量最大的二元羧酸，但是对苯二甲酸是一种依赖石油资源的化工产品，不仅价格昂贵，而且随着石油资源的日益枯竭，对苯二甲酸的产量也会受到限制。因此，寻求基于可再生资源的二元酸代替对苯二甲酸制备结构和性能与PET相当的聚酯成为研究热点之一。

2,5-呋喃二甲酸的英文名称为2,5-Furandicarboxylic acid，简称为FDCA，分子式为C₆H₄O₅，分子量为156.09，CAS登录号为3238-40-2，是一种来源广泛的化合物，可以可再生资源为初始原料制备，如有以下两种方法：(1)广泛存在于蜂蜜、水果、根类蔬菜等食品中的果糖经脱水形成5-羟甲基糠醛，50羟甲基糠醛经氧化后得到2,5-呋喃二甲酸；(2)广泛存在于乳制品、甜菜、天然树脂等物质中的半乳糖、半乳糖醇或半乳糖醛经硝酸氧化生成半乳糖二酸，半乳糖二酸与溴化氢反应得到2,5-呋喃二甲酸。

聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)是基于可再生资源2,5-呋喃二甲酸及乙二醇形成的聚酯，具有良好的热学性能和力学性能，且其性能可与聚对苯二甲酸乙二醇酯相媲美，具有替代PET的潜质，同时也具有向生物材料、医用材料等方面发展的潜力，但是PEF易脆，这将会限制其的广泛应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法，该聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料具有较好的力学性能。

本发明提供了一种聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料，由以下组分通过共混形成：

第一聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯  100重量份；

第一聚合物                    5～50重量份；

助剂                          2～15重量份；

所述助剂由载体经末端带有氨基的硅烷偶联剂修饰后，依次接枝第二聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯与第二聚合物形成；所述载体为纤维素珠或纤维素晶须；

所述第一聚合物与第二聚合物各自独立地选自聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯与聚碳酸亚丙酯中的一种或多种。

优选的，所述第一聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的比浓粘度为0.8～1.3dL/g。

优选的，所述第一聚合物的重均分子量大于1×10⁴。

优选的，所述第二聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯与第二聚合物的重均分子量各自独立地为1×10³～1×10⁴。

优选的，所述纤维素珠的粒径为20～100μm。

优选的，所述纤维素晶须的三维结构中至少一维在0～100 nm之间。

本发明还提供了一种聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料的制备方法，包括：

将100重量份的第一聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯、5～50重量份的第一聚合物与2～15重量份的助剂混合挤出，得到聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料；

所述助剂由载体经末端带有氨基的硅烷偶联剂修饰后，依次接枝第二聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯与第二聚合物形成；所述载体为纤维素珠或纤维素晶须；

所述第一聚合物与第二聚合物各自独立地选自聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯与聚碳酸亚丙酯中的一种或多种。

本发明还提供了一种聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯复合材料的制备方法，包括：