[发明专利]一种基于生物质基2;5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于生物质基2,5‑呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体，该热塑性聚酯弹性体包括2,5‑呋喃二甲酸脂肪族二醇聚酯的硬段和脂肪族内酯开环结构的软段；本发明还提供了一种基于生物质基2,5‑呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体的制备方法。本发明的热塑性聚酯弹性体具有优良的力学性能，可以通过改变脂肪族内酯与2,5‑呋喃二甲酸的比例来调节多元聚酯的力学性能，获得从硬塑料到弹性体的不同材料。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域。具体涉及一种基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体及其制备方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)结构与对苯二甲酸相似，都是具有环状共轭的芳香性化合物，都有两个羧基，最重要的是，2,5-呋喃二甲酸可由生物质原料通过生物发酵法得到，可作为可再生原料代替石油基的对苯二甲酸制备芳香族聚酯塑料，缓解能源危机。Avantium公司开发YXY工艺用于生产2,5-呋喃二甲酸(FDCA)以及聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)优质塑料。

目前报导的呋喃二甲酸基聚酯如2,5-呋喃二甲乙二醇酯(PEF)、呋喃二甲酸丁二醇酯(PBF)等强度高，主要用于硬塑料产品，但是呋喃二甲酸基聚酯应用于热塑性聚酯弹性体(TPEE)方面的报道还比较少。热塑性弹性体不仅具有橡胶的弹性，还兼具塑料的易加工性，一般由刚性硬段和柔性软段构成，可通过调节结构中硬段和软段的比例，获得从硬塑料到弹性体的不同产品。热塑性弹性体具有高强度、高模量、低温性好、耐油性、耐挠曲性等优势，已广泛应用于汽车工业、运动器材、生物医用材料等行业。选用生物质基的刚性2,5-呋喃二甲酸脂肪族二醇聚酯结构作为热塑性聚酯弹性体的硬段，并且通过开环反应引入柔性脂肪族内酯开环共聚结构作为软段，制备一种生物基的热塑性弹性体，对丰富基于生物基呋喃二甲酸聚酯的性能，开发其在热塑性弹性体产品方面的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体。

本发明的另一个目的在于提供一种基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体，具有以下结构：

其中，R₁、R₂和R₃分别为1-8个碳原子的烷基，R为氢或1-8个碳原子的烷基；m≥1。

该热塑性聚酯弹性体包括2,5-呋喃二甲酸脂肪族聚酯的硬段和脂肪族内酯开环结构的软段。

所述热塑性聚酯弹性体具有生物可降解性。

本发明还提供了一种基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

S1：在惰性气体保护下，分别将酯化催化剂和开环催化剂加入到2,5-呋喃二甲酸、脂肪族二元醇和脂肪族内酯的混合料中，于160-230℃，常压下进行反应3-7h，得基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯的预聚物；

S2：将稳定剂和缩聚催化剂加入到所述预聚物中，于230-280℃，减压至90-100Pa进行缩聚反应2-5h，得基于生物质基2,5-呋喃二甲酸的热塑性聚酯弹性

所述脂肪族二元醇是带有两个端羟基的脂肪族二元醇；所述脂肪族二元醇与所述2,5-呋喃二甲酸的摩尔比为2-5:1。

优选地，所述脂肪族二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇或1,6-己二醇。

所述脂肪族内酯与所述2,5-呋喃二甲酸的质量比为1：10-10：1。