[发明专利]一种高分子量透明聚酯的制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种新型的高分子量透明聚酯的制备方法及用途，属于聚酯合成领域。以对苯二甲酸或间苯二甲酸、2,5‑呋喃二甲酸和二元醇或其他二羟基化合物为原料，采用熔融聚合法合成系列高分子量的新型聚酯。本发明方法具有催化剂使用量少，反应高效，所得聚酯透明度高的优点，且所合成的聚酯具有分子量高、分子量分布宽、热性能好和力学性能优良等特点，易于下一步的热加工处理。本发明制备的这种透明高分子量聚酯，可用作瓶级聚酯材料加工的主体组分，也可以用作透明导电聚酯薄膜材料的基材原料。

技术领域

本发明属于化学领域，涉及一种新型聚酯的制备及其应用。具体涉及以对苯二甲酸或间苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸和二羟基化合物为原料，通过催化酯化交换反应和催化缩聚两步反应，制得一种高分子量透明聚酯，可以作为食品饮料行业透明聚酯瓶的主要组分材料，也可以作为透明导电薄膜的主要原料，属于高分子合成与应用领域。

背景技术

聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，是一类性能优异、用途广泛的高分子材料，可以制成聚酯纤维、聚酯薄膜和聚酯瓶等。市场主要聚酯产品包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯(PAR)等。聚酯材料以其足以媲美金属、木材等传统材料的优异性能以及高性价比、易制备等优点，在交通、建筑、农业、日用品、医学等领域得到广泛应用，极大地丰富了人们的生活水平。

近年来，在自然环境（水、土壤、空气、细菌等微生物）条件下可降解的聚酯的研究受到重视。可自然降解的聚酯类聚合物，其主链大都由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成，主链柔顺，因而堆肥或自然土壤环境下易于降解。然而，随着研究不断深入，脂肪族聚酯自身的弊端慢慢显现出来，如：熔点低，力学性能不好、加工性能差，难以满足实际应用中对材料性能多方面的要求。

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等使用后的随意丢弃，成为白色污染的一部分来源。为避免废弃聚酯造成的环境问题的影响，近年来研究者大力开发可降解聚酯材料。其中采用生物基为原料合成的聚酯具有优异的降解特性成为研究热点。同时采用生物基为原料合成的聚酯也能减少聚酯生产对化石资源的依赖，具有广阔的前景，但通常生物基聚酯自身不含刚性基团导致材料本身强度很弱。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是一种重要的呋喃衍生物，来源广泛，可以从秸秆、果皮、果糖和半乳糖等生物质资源获取，是可再生资源。在结构和性能上，2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与来源于化石资源的对苯二甲酸(PTA)相似，有望成为其PTA替代品。姜敏等以间苯二甲酸(PTA)、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和乙二醇(EG)为原料，钛酸四丁酯为催化剂，采用直接酯化法合成聚间苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇无规共聚酯(PEFT)，共聚酯PEFT具有一定的热稳定性、力学性能，研究结果表明2,5-呋喃二甲酸部分取代间苯二甲酸合成聚酯是可行的。但采用钛酸四丁酯为催化剂，通过酯化缩聚和方法所合成的聚酯，透明性较差，聚酯的颜色较深，不能满足食品级瓶级聚酯对色度的要求，而且所得聚酯的分子量不高，拉申性能不好，无法加工成为超薄厚度的薄膜，无法应用到导电透明薄膜组件领域。

发明内容

现有生物基聚酯存在分子量低，熔点低、力学性能、加工性能差，且催化聚合体系的催化剂用量大、催化聚合效率低而导致聚合产物颜色深、透光性能差，所得聚酯无法用作食品饮料行业瓶级聚酯的原料，也由于拉伸性能或成膜性能差，无法加工成为满足薄膜强度要求的超薄聚酯膜，从而不能用于导电透明聚酯薄膜组件的制备。针对上述问题，本发明的主要目的提供一种高分子量透明聚酯的制备方法及其应用，具体为：采用对苯二甲酸或间苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸和二羟基化合物为原料，通过催化酯化反应和催化缩聚两步反应，制得一种高分子量的透明共聚酯。该高分子量的聚酯与现有已见文献报道的聚酯相比，其熔点高、热稳定性好，力学性能强，黏度高，具有良好的拉伸成膜性能。

本发明采用如下技术方案：

为更好的实现本发明的技术方案，本发明公开了一种高分子量透明共聚酯的制备方法，该高分子量透明共聚酯的制备方法，包括如下步骤：