[发明专利]一种聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别是涉及到一种新型规整聚酯及其制备方法。 

背景技术

聚酯作为一类聚合物，得到广泛使用，其应用领域很广，近年以来，随着人类生存环境的日益恶化，人们越来越关注开发环境友好性材料和使用可再生原材料，石油作为不可再生资源，随着大量使用越来越少，如何替代和减少使用石油作为原材料，是人们面临重要研究问题之一。 

专利CN200810018622.1提供了一种制备半生物来源聚酯的制备方法，即其酸对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯是从石油制备而来，其醇乙二醇是从生物来源，制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯与完全石油来源的聚对苯二甲酸乙二醇酯的性能相差无几，但其只由30％重量比为生物来源，其余70％是由石油来源，生物来源组成所占比重较低。PLA(聚乳酸)，PHA，PHBV(聚羟基酸酯)等虽然可以完全从生物来源合成，但其耐水解性，耐热性较差，限制了其使用范围。 

异山梨醇(1，4：3，6-二无水-D(右旋)-山梨糖醇)是一类易于由可再生资源如糖及淀粉加以制备，如异山梨醇可以由淀粉经由D-葡萄 糖，再加氢，然后经过酸催化脱水的方法制得，如下： 

有专利CN99805326，将对苯二甲酸，乙二醇及异山梨醇共聚制备聚酯纤维，制备了一种高玻璃化温度的聚酯纤维。 

专利CN200810032646，通过共聚的方法，将一定量的对苯二甲酸乙二醇酯(或对苯二甲酸)，乙二醇，异山梨醇制备成聚酯，再纺成丝，所制备的聚酯具有很好的韧性、刚性和热性能，纤维具有很好的可纺性能，特别是染色性能有很大的提高。 

虽然以上通过添加异山梨醇制备聚酯，一些性能得到改善，但其生物来源碳含量较低。 

异山梨醇与二酸直接聚合，生成聚酯，这方面文献及专利较多，主要分为与脂肪二酸(如丁二酸)聚合和芳香二酸(如苯二甲酸)聚合，它们由于规整性较差(即异山梨醇的两个羟基反应的随机性)，所以其结晶性能较差。 

本发明即制备一种高生物来源含量的聚酯，其性能可以替代PET等聚酯，且具有高度规整性，具有较好的结晶性能。 

发明内容

本发明的目的在于通过将异山梨醇为原料制备羟基酸单体，再将 单体进行聚合，得到新型聚酯，一方面提供了一种新型聚酯及其制备方法，该聚酯具有较好的力学性能和耐热性能；另一方面聚合物中生物来源成分含量高，生物化程度高，因而具有良好的环境保护性。 

本发明所述的新型聚酯，其结构通式式1或式2： 

式1 

式2 

其中R为碳数不大于20的烷基或芳香基，n为5-200。 

本发明所述的新型聚酯的生物来源碳含量大于33％，聚合物生物来源碳含量通过C14的测定来确定。这是因为大气中二氧化碳含有碳14元素，这是由于在高层大气中，其与氮气发生撞击生成碳14元素，石油中不含有碳14元素，这是因为碳14元素的半衰期为5370年，这和石油形成所需要的时间相比较小，因而可以通过对试样中碳14元素的测定来确定其生物含量。 

本发明所述聚酯，由下述方法制备： 

(1)将异山梨醇与如下式3所示的卤代烷基酯或卤代芳香基酯在碱性条件下反应，生成异山梨醇烷基化中间产物； 

式3 

其中X为氯，溴，氟或碘元素，R₁和R₂分别独立地为碳原子数小于20的烷基或芳香基； 

(2)将异山梨醇烷基化中间产物分离，得到如式4或式5所示的物质(即异山梨醇烷基化中间产物)； 

式4 

式5 

(3)将分离得到的中间产物进行氢化反应或水解反应，得到如式6或式7所示的单体； 

式6 

式7 

(4)将上述单体进行真空缩聚，生成如式1或式2所示结构的聚酯；聚合反应温度为210～290℃； 

式1 

式2 

其中n为5～200。