[发明专利]一种基于2,3-丁二醇的高分子量聚酯塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种基于2，3-丁二醇的高分子量聚酯塑料及其制备方法。 

背景技术

石油作为最重要的化工原料，近年来随着人类的逐渐开采和用量的日益增大，地球上存储和可供开采的量越来越少。而且这些化工制品在使用及最终废弃的过程中产生了大量的CO₂，导致了全球变暖等一系列严重的环境问题，直接威胁到人类的生存。如何减少或者替代石油这些不可再生资源的使用，就成为全世界人类共同面临的问题之一。 

2，3-丁二醇作为可再生资源不会枯竭，而且不会引起温室效应等环境问题，可以利用葡萄糖、蔗糖、糖蜜、甘油、淀粉甚至秸秆通过细菌-克雷伯氏菌或芽孢杆菌发酵生产。专利CN200910012175.3公开了一种以小麦秸秆为原料细菌发酵生产2，3-丁二醇的方法；专利CN200910015400.9公开了一种以淀粉为原料微生物发酵生产2，3-丁二醇的方法；专利CN200810057041.9公开了一种由木质纤维原料生产乙醇和2，3-丁二醇的方法。 

近几十年很多科学和研究工作者对2，3-丁二醇的性能进行了全面系统的研究。2，3-丁二醇是无色无味的液态化学品，有三种构型，具有很高的沸点和较低的凝固点，被广泛的用作制备丁二烯和防冻剂。此外，2，3-丁二醇的热容为27200J/g，与乙醇(29100J/g)、甲醇(22100J/g)相当，因而可以用作液体燃料和燃料添加剂。2，3-丁二醇脱水得到工业溶剂甲乙酮，甲乙酮可以作为溶剂用于树脂生产和制漆业。甲乙酮进一步脱水生成1，3-丁二烯(合成橡胶的起始原料，也是聚合物工业的重要单体)。甲乙酮加氢得到高辛烷值的高质量飞行燃料，催化脱氢酯化得到的二醋酸酯是一种高价的食品添加剂。此外，2，3-丁二醇在油墨、化妆品、香薰剂、软化剂、增塑剂、炸药和药物载体等领域都有潜在的应用价值。 

但是当2，3-丁二醇用作聚合单体时，虽然与它的同分异构体1，4-丁二醇一样，具有两个羟基，但这两个羟基均为仲羟基，反应活性很低，在缩聚反应过 程中，很难与二元酸反应得到较高分子量、具有实用价值的酯化产品。U.S.Pat.No.4600768中指出对于二羧酸与2，3-丁二醇制备的产品还没有报道过，主要是由于缺乏一种合适的制备方法。U.S.Pat.No.2502686利用苯二甲酸和2，3-丁二醇制备了一种低分子量(1000-3000)的聚酯，这种低分子量使得它们不能被用来制备成型部件，例如薄膜和薄片。U.S.Pat.No.3714126将2，3-丁二醇作为PET的改性剂，但是最多只加到了8％。 

发明内容

本发明就是针对上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于2，3-丁二醇的高分子量聚酯塑料，该聚酯塑料具有较高的分子量、较高的透明度和优异的力学性能等。 

本发明的另一目的是提供上述基于2，3-丁二醇的高分子量聚酯塑料的制备方法，该方法采用高活性的单体与低分子量的聚酯二元醇反应，有效解决了2，3-丁二醇位阻大，难以得到高分子量聚合物的问题。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现： 

一种基于2，3-丁二醇的高分子量聚酯塑料，该聚酯塑料具有如下的重复结构单元： 

其中，R₁选自 p＝0-11； 

R₂选自 

R₃选自 

R₁、R₂和R₃可以全部相同，也可以各不相同，或者任意两者相同； 

n＝1-1000，m＝1-1000。 

一种基于2，3-丁二醇的高分子量聚酯塑料的制备方法，包括以下步骤： 

(1)将单体a、单体b、2，3-丁二醇、单体c及第一催化剂，加入到反应器中，抽真空、充氮气除去反应装置中的氧气，保证酯交换和/或酯化反应在氮气条件下进行，将混合物加热至170-230℃，形成均相体系后，控制反应温度为170-230℃，在搅拌、冷凝条件下进行反应1.5-8h，直至酯交换及酯化反应的副产物达到理论计算量的92％以上，其中副产物的理论计算量为单体a和单体b摩尔量之和的2倍； 

(2)加入第二催化剂和热稳定剂，在240-280℃下抽真空至小于500Pa，搅拌0.5-6h，停止反应，得到低分子量聚酯P，Mw为500-5000，备用；