[发明专利]一种无催化剂合成芳香族聚酯的方法及其产品

说明书

本发明公开了一种无催化剂合成芳香族聚酯的方法，包括：预聚阶段：在无外加催化剂的条件下，使芳香族二元羧酸和过量摩尔比的二元醇进行酯化反应获得羟基封端预聚物；随后加入摩尔量大于上述羟基封端预聚物的成环性二元羧酸或对应酸酐，继续进行酯化反应获得羧基封端预聚物；聚合阶段：在减压条件下，控制反应温度不低于所述成环性二元羧酸对应的酸酐沸点，所述羧基封端的预聚物通过脱除成环性二元羧酸对应的酸酐，得到芳香族聚酯。本发明提供的合成方法，可制备不含有催化剂残留的芳香族聚酯，从而避免因使用催化剂导致的生物毒性、加速老化等问题，并能够安全地应用于食品接触材料、医用材料等领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成的技术领域，具体涉及一种无催化剂合成芳香族聚酯的方法及其产品。

背景技术

聚酯是一种主链重复单元通过酯键相连的聚合物，因其具有优良的力学性能和热性能，广泛应用于衣物纤维、片材、薄膜、瓶用塑料等领域。工业上，聚酯通常是通过二元羧酸和二元醇进行熔融缩聚合成的，按酯化反应和酯交换反应两个阶段依次进行。其中，酯化反应为预聚阶段，二元羧酸和摩尔比过量0.05～0.2的二元醇酯化后形成羟基封端的预聚物；聚合阶段是通过酯交换反应脱除过量的二元醇，从而获得高聚合度的聚酯产品。目前，这类方法中均使用了含锑、镉、锡、镍、锗等含有金属的催化剂，导致聚酯产品中有金属残留。随着聚酯产品向食品接触材料、医用材料等与人体密切接触的领域普及，有毒金属催化剂残留可能引发的健康安全问题不可忽视。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的合成通常使用锑系催化剂，由此可导致采用PET包装的瓶用水中锑的渗出浓度达到约1μg/L。锑的长期摄入可导致胃痛、腹泻、脱水、肌肉酸痛、休克和贫血尿毒症等疾病，甚至增加肺癌、肝癌和胆汁癌的发生几率(Keresztes,Szilvia,et al.Sci.Total Environ.407.16(2009):4731-4735.)。而将金属催化剂从聚酯产品中去除需要使用大量的有机溶剂，不仅会提升成本，还会产生溶剂残留等新问题，也会给企业造成很大的环保压力。

目前，以N-杂环卡宾催化剂为代表的有机催化剂也获得了一定的发展，可用于聚酯的合成。但是此类有机催化剂的催化效率低，合成的聚酯分子量较低，尚未有商用的实例。并且，为了弥补较低的催化效率，有机催化剂使用的量较大，也会导致一定程度的生物毒性(Nachtergael,Amandine,et al.Biomacromolecules 16.2(2015):507-514.)。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种无催化剂合成芳香族聚酯的方法，该合成方法基于成环性二元羧酸单体的自催化和易形成环状酸酐的性质，可制备无任何催化剂残留的芳香族聚酯，能够安全地应用于食品接触材料、医用材料等与人体密切接触的领域。

具体技术方案如下：

一种无催化剂合成芳香族聚酯的方法，包括：