[发明专利]含硫元素的呋喃二甲酸聚酯及其制备方法

说明书

本发明公开一种含硫元素的呋喃二甲酸聚酯，涉及生物质基高分子材料领域，其结构式如下：5≤n≤3000；其中主链上的R为二硫键；所述R为以下结构中的任一种：本发明还提供上述聚酯的制备方法。本发明的有益效果在于：本发明中的聚酯具备独特的化学结构和优异的力学性能，经压片制膜后力学性能参数为：断裂强度14.7Mpa，断裂伸长率为420％。

技术领域

本发明涉及生物质基高分子材料领域，具体涉及一种含硫元素的呋喃二甲酸聚酯及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，资源的需求量也在逐步的增加。化石燃料这类不可再生资源终究有消耗殆尽的一天，因此为了可持续发展，发展新材料新产品是至关重要的。其中新型可再生资源随着人们的逐步利用和开发，生物基高分子树脂被发现是十分重要的，由于其具有优异的机械性能，且无毒无害，可以在日常生活中很多方面被用到，因此这个方向已经逐步成为新型高分子材料合成的一个重要研究方向。

目前在生产生活中常用的新型生物基高分子已经工业化应用的主要代表有聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸和聚羟基乙酸等这些聚合物，它们目前的生产工艺条件也是非常成熟的，但同样对于这些安全环保的新材料也存在有缺点。目前已经工业化的聚酯大多属于脂肪类聚合物。从结构上来看，由于其在聚合物的分子结构缺少芳香环，会导致这一类材料的力学拉伸强度、抗蠕变能力、熔点都会明显的低于含有芳香环的石油基高分子材料。比如常见的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、双酚A型环氧树脂等这一类材料都具有很好地热稳定性。因此将刚性芳香环结构引入生物基高分子材料中是十分必要的，这样就可以实现石油基高分子材料部分被生物基高分子材料逐步取代。

2,5-呋喃二甲酸被美国能源部评为12种最具潜力的生物基平台化合物之一，另外还被杜邦和DSM公司认为是“沉睡的巨人”。这主要是因为芳香环存在于呋喃二甲酸的分子结构中，利用含有芳香环的呋喃二甲酸去合成生物基高分子材料可以使其力学拉伸强度、抗蠕变能力、熔点都得到有效的提高。呋喃二甲酸这种单体目前被认为是对苯二甲酸(PTA)的理想替代品，所以利用呋喃二甲酸单体设计生物基新型聚酯是具有重大意义的。

如公开号为CN111592642A的专利申请公开一种高韧性生物基聚酯的制备方法，以将2,5-呋喃二甲酸、二元醇、多羟基醇等为原料制备生物基聚酯，但现有技术中聚酯的玻璃化温度较高，聚酯的耐低温性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题现有技术中聚酯的玻璃化温度较高，聚酯的耐低温性能较差，提供一种玻璃化温度低，且力学性能好的呋喃二甲酸聚酯。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种含硫元素的呋喃二甲酸聚酯，其结构式如下：

5≤n≤3000；其中主链上的R为二硫键；

所述R为以下结构中的任一种：

其本质是硫醇与双键的点击反应，所以R对称与不对称都对聚合无影响。例如所述R结构中第二行最右边的不是对称的。

有益效果：本发明中的聚酯具备独特的化学结构和优异的力学性能，经压片制膜后力学性能参数为：断裂强度14.7Mpa，断裂伸长率为420％。

在聚酯的主链中引入硫元素会显著降低聚合物的玻璃化温度，提高呋喃二甲酸基聚酯的耐低温性能。

当R为乙二硫醚时，聚合物的拉伸应变急剧降低，由于硫醇的链长变短，聚合物结晶严重，导致聚合物变脆，拉伸应变降低。

优选地，将含硫元素的呋喃二甲酸聚酯压片制膜后进行拉伸循环处理。

有益效果：经循环处理后力学性能显著提升，断裂强度从14.7Mpa提升为108.9Mpa。