[发明专利]纤维素和/或其衍生物与PET的接枝共聚物

说明书

纤维素和/或其衍生物与PET的接枝共聚物，采用间甲基苯甲酸或对甲基苯甲酸中的至少一种作为封端剂先制备了单端羟基化的PET，再在离子液体、二异氰酸酯和有机锡化合物存在下得到端异氰酸酯预聚物，再与纤维素和/或其衍生物反应得到接枝共聚物。本发明采用一元酸作为封端剂，可有效避免后续交联反应的发生，对合成的PET进行提纯可有效减少乙二醇存在下的副反应，有利于接枝共聚物的合成，另一方面，一元酸可以完全参与反应，可用于分子量的定量调控，便于得到分子量均匀和得到目标分子量的PET。

技术领域

本发明涉及高分子聚合技术领域，具体涉及一种纤维素和/或其衍生物与PET的接枝共聚物。

背景技术

纤维素及其衍生物是自然界中常用的原料，其应用领域非常广泛。例如其中的CDA（二醋酸纤维素）是纤维素最早商品化的纤维素衍生物之一，具有韧性好、可降解、来源丰富等优点，广泛应用于纺织、香烟滤嘴、过滤膜等领域，经纺丝后得到的CDA纤维，有着一系列的优点如手感柔和便于染色等，但是其强度低耐磨性差，限制了CDA纤维的发展和应用。PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）分子链高度对称，具有很强的结晶能力，PET有卓越的电绝缘性和耐化学腐蚀性，且纤维强度高耐磨性好，良好的性能使PET广泛使用于服饰纺织、外包装以及制备特种薄膜等领域，但是PET本身也存在着结晶速率低及不可降解等不足，限制了PET的进一步发展和应用。因此用PET接枝改性纤维素可以结合两种材料的优点，改善纤维的低强度和耐磨性差的缺点，同时利用纤维可以降解的优点，可以减少PET的使用量，减轻环境污染。

专利CN201711029809.7公开了一种纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物，其先是以一元醇为封端剂制备了单端羟基化的PET，再制备端异氰酸酯预聚物，再与纤维素及其衍生物接枝共聚反应得到。在此制备过程中，一元醇虽然也能达到封端的效果，但在PET合成过程中乙二醇过量，较难保证一元醇封端剂参与反应的量，无法精确控制产物的分子量。

发明内容

为解决现有技术中纤维素和PET的接枝共聚物在制备过程中存在无法通过封端剂精确控制产物分子量的问题，本发明提供一种纤维素和PET的接枝共聚物及其制备方法，通过一元酸作为封端剂，解决了上述问题。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种纤维素和PET的接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备单端羟基的PET：将对苯二甲酸和乙二醇按摩尔比为1:1.2-1.6混合，加入封端剂、酯化催化剂和热稳定剂，对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应和缩聚反应，得到单端羟基化的PET；

所述封端剂选自间甲基苯甲酸或对甲基苯甲酸中的至少一种；

（2）制备纤维素和/或其衍生物与PET的接枝聚合物：将步骤（1）中单端羟基化的PET溶于四氯乙烷中，加入离子液体、二异氰酸酯和有机锡化合物催化剂，得到端异氰酸酯预聚物的四氯乙烷溶液；将纤维素和/或其衍生物溶解于四氯乙烷溶液中，加入到上述端异氰酸酯预聚物的四氯乙烷溶液中，两者反应，得到接枝共聚物。

进一步的，步骤（1）中所述封端剂优选为对甲基苯甲酸。所述封端剂按其与对苯二甲酸的摩尔比为0.025-0.5:1加入。

进一步的，步骤（1）中加入封端剂、酯化催化剂和热稳定剂后，先将温度升高至230-240℃，对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应；所述缩聚反应分两步进行，酯化反应后，先升高反应温度至260-270℃，真空度调整为900-1100Pa，进行预缩聚反应，反应时间为50-70min；再调整反应温度为280-290℃，真空度为80-200Pa，进行再缩聚反应，反应时间为20-30min。

进一步的，步骤（1）中所述的酯化催化剂选自三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑、二氧化钛或乙二醇钛中的至少一种，其加入量按重量计为对苯二甲酸的0.02%-0.08%。