[发明专利]生物基耐热增韧聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种生物基耐热增韧聚酯及其制备方法。所述生物基聚酯主要由以下摩尔份数的组分制备而成：2,5‑呋喃二甲酸或其酯化物100份；环二醇5‑60份；二元醇125‑150份；酯化或酯交换催化剂0.01‑0.5份；缩聚催化剂0.01‑0.5份；添加剂0.02‑0.8份；所述环二醇选自异山梨醇和环己二醇的混合物。所得生物基聚酯可制备聚酯薄膜、瓶和板材等制品。

技术领域

本发明涉及高分子材料的技术领域，特别是涉及生物基耐热增韧聚酯及其制备方法。

背景技术

人类生活的方方面面均与聚合物工业息息相关，生活水平高低受到聚合物工业发展水平的一定影响。然而，大部分传统聚合物材料的制备原料来自于石化资源等不可再生资源，如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，其巨量的生产和应用导致一系列资源以及环境问题，因此，发展可再生资源替代石化资源有利于聚合物工业的可持续性发展。目前，生物基单体2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)可以秸秆等植物为原料制备得到，原材料来源丰富。2,5-FDCA的化学结构与石油基单体对苯二甲酸(TPA)类似，可以在一定程度上替代TPA合成聚合物，不仅可以减少对石化等资源的使用，而且可以实现更加优异的聚合物性能，所以说2,5-FDCA具有广阔的发展前景。

2,5-FDCA可以与一系列二元醇生成相应的呋喃二甲酸基聚酯，呋喃二甲酸基聚酯往往具有优异的气体阻隔性能，并且其玻璃化转变温度较对苯二甲酸基聚酯更高，综合性能更为优异，在食品包装等领域有着独特的应用前景。

然而，由于2,5-呋喃二甲酸的非对称结构，相应聚酯的结晶度较低，最高只有百分之十几，从而导致呋喃二甲酸基聚酯的热力学性能较差。此外，大部分呋喃二甲酸基聚酯韧性不好，例如聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的断裂伸长率低于5％，聚2,5-呋喃二甲酸丙二醇酯(PPF)的断裂伸长率低于10％，聚2,5-呋喃二甲酸-2,2-二甲基-1,3-丙二醇酯(PNF)的断裂伸长率低于5％。

发明内容

基于此，本发明提供一种生物基耐热增韧聚酯，重点改善呋喃二甲酸基聚酯的热力学性能和韧性。

具体技术方案为：

一种生物基耐热柔性聚酯，主要由以下摩尔份数的组分制备而成：

所述环二醇选自异山梨醇和环己二醇的混合物。

在一些优选的实施方式中，所述环二醇为摩尔比为1:(0.1-10)的异山梨醇和环己二醇的混合物。更优选地，所述环二醇为摩尔比为1:(0.5-5)的异山梨醇和环己二醇的混合物。最优选地，所述环二醇为摩尔比为1:(1-2)的异山梨醇和环己二醇的混合物。

在一些优选的实施方式中，所述环己二醇选自1,2-环己二醇、1,3-环己二醇和1,4-环己二醇中的一种或几种。

在一些优选的实施方式中，所述二元醇选自乙二醇、丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和2,2-二甲基-1,3-丙二醇中的一种或几种。

在一些优选的实施方式中，所述酯化或酯交换催化剂选自锌系催化剂、锰系催化剂、钛系催化剂和锡系催化剂中的一种或几种。

优选地，所述锌系催化剂为无水乙酸锌；

优选地；所述锰系催化剂为无水乙酸锰；

优选地，所述钛系催化剂选自钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、二氧化钛和无机负载钛催化剂中的一种或几种。

在一些优选的实施方式中，所述缩聚催化剂选自钛系催化剂、锡系催化剂、锑系催化剂和锗系催化剂中的一种或几种。

优选地，所述钛系催化剂选自钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、二氧化钛和无机负载钛催化剂中的一种或几种。