[发明专利]高分子量的脂肪-芳香族共聚酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了高分子量的脂肪‑芳香族共聚酯及其制备方法。所述脂肪‑芳香族共聚酯由二元醇和二元酸、选择性的加入多元醇经过酯化‑熔融缩聚过程制得。所述高分子量的脂肪‑芳香族共聚酯的二元醇组分中1,5‑戊二醇的含量较高，1,5‑戊二醇链段的碳原子数为奇数，因而具有优异的力学性能，具有广阔的应用前景。本发明提供的制备方法工艺简单；无需采用溶剂，过程环境友好；催化剂活性高、反应时间短、产物色泽好，有利于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备技术领域，涉及聚酯及其制备方法，尤其涉及高分子量脂肪-芳香族共聚酯及其制备方法和应用。

背景技术

脂肪-芳香族共聚酯因兼具有良好的热-力学性能和在一定的组成范围内可生物降解的性质，并且结构-性能可控而被广泛关注，如聚己二酸丁二醇酯-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)已经工业化，并用于制造农用薄膜，一次性用品等代替传统的聚烯烃材料。而传统的芳香族聚酯大多来源于化石原料，生物基单体取代石油基单体有益于减少对化石资源的依赖，而且可以合成具有新颖结构和独特性能的生物基聚酯新材料。在过去的十年中，新型生物基单体如2,5-呋喃二甲酸、1,4-丁二酸、1,9-壬二酸和1,10-癸二酸的合成技术的发展推动了生物基聚酯的合成的研究。1,5-戊二醇由糠醛催化加氢、氢解制得，糠醛是半纤维素水解、脱水环化的产物，随着糠醛一锅法合成1,5-戊二醇高效催化剂研究的深入，将以更低廉的价格获得足够高纯度的生物基1,5-戊二醇。同时，由于1,5-戊二醇碳链中的碳原子个数为奇数，使得1,5-戊二醇聚酯分子链段柔性更好，将具有不同于基于偶数碳链的二元醇的聚酯的物理和力学性能。

目前已有将1,5-戊二醇用于合成聚酯的报道，但文献中采用二元酸单体与1,5-戊二醇为原料通过酯化-缩聚方法制备的均聚酯分子量较低，如文献(Journal ofBiomaterials Science Polymer.，2012，23：1539-1551)报道了熔融缩聚法合成的聚庚二酸戊二醇酯，重均分子量为23 000g/mol；文献报道了采用丁二酸酐代替丁二酸(Journalof Macromolecular Science A.，2010，47：503-509)或者引入呋喃二甲酸作为二元酸单体(Materials Letters.，2016，178：64-67)，可以获得中等分子量的聚丁二酸戊二醇酯(0.63dL/g)和聚呋喃二甲酸戊二醇酯(0.53dL/g)。与均聚脂相比，共聚酯特别是脂肪-芳香族共聚酯具有结构-性能可调的优势，并且已有高分子量的戊二醇共聚酯的报道，如文献(Macromolecular Bioscience.，2015，16：207-213)报道了采用1,5-戊二醇、1,6-己二酸和含有侧链的单体2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇，通过酯化-缩聚的方法合成了数均分子量最高达59000g/mol的共聚酯，但是合成过程中缩聚反应需要进行40个小时，时间长，能耗大，难以工业化生产，并且由于含有侧链单体的引入，降低了共聚酯的熔点和结晶性，使得这种聚酯材料难以在常温下使用。文献(Journal of Polymer Research.，2015，22：1-16)合成了重均分子量达50 000g/mol的聚酯-聚碳酸酯，但合成方法复杂，需要进行两次酯交换-熔融缩聚。

综上所述，为了开发具有优良热-力学性能的基于1,5-戊二醇的聚酯新材料，特别是具有可控结构和性能的脂肪-芳香族共聚酯，有必要研究开发基于1,5-戊二醇的高分子量的脂肪-芳香族共聚酯及其制备技术。

发明内容

针对现有技术中基于1,5-戊二醇的聚酯分子量较低、力学性能较差的不足，本发明的目的是提供一种高分子量的脂肪-芳香族共聚酯及其制备方法，所得脂肪-芳香族共聚酯的分子量高，具有柔性好，强度高等优良的力学性能，结构性能可控，可以满足不同应用的热-力学性能需求。

一种高分子量的脂肪-芳香族共聚酯，所述脂肪-芳香族共聚酯含有二元醇组分、二元酸组分和0～1mol％的多元醇组分；其中，

二元醇组分中含有50～100mol％的1,5-戊二醇残基；