生物基聚酯材料及其制备方法

本发明涉及生物基聚酯材料及其制备方法，属于高分子材料。

背景技术：

1、自20世纪以来，塑料制品因其优异的各项性能，被广泛应用于电子器件、光学器件、医疗器械、机械设备、航空航天、农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。并且随着科技的高速发展以及人口的激增，塑料制品的需求量与日俱增，全球年需求量巨大。然而市面上的大部分塑料制品的合成依靠于石油这种不可再生资源，反应原料为石油基单体，故而受限于石油供给的不可再生问题。由此寻找一种绿色可再生的单体合成新型型材料，来代替市面上的石油基单体合成的聚酯材料具有很大的研究价值。

2、申请号为202111325276.3的发明专利公开了一种生物基共聚酯及其制备方法和应用，在催化剂下，将二元酸或其相应的二酯类化合物与1,3-丙二醇或1,3-丙二醇和其它二元醇混合进行酯化或酯交换反应，其中所述二元酸包括2,5-噻吩二甲酸和1,4-丁二酸，得到预聚体；再进行真空缩聚反应，得到生物基共聚酯。通过无规共聚的方式在共聚物分子主链中引入刚性不对称的2,5-噻吩二甲酸单元和短链的1,3-丙二醇单元，改善共聚酯材料耐热性能，增强其水汽阻隔性能。该方法所用原料较多，成本较高。并且，这种聚酯材料的使用也可能带来对环境的影响，降解较慢，且在降解过程中释放出有害物质，对生物和生态系统造成潜在威胁。例如，ptdm的水解产物噻吩二甲酸(tdm)被认为是一种有害物质，可能对生物体的生长和发育产生影响，同时也可能对水生生物的生存环境产生影响。

技术实现思路

1、针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种对环境友好的生物基聚酯材料pis。

2、本发明生物基聚酯材料，其结构式为式ⅰ所示：

3、

4、所述生物基聚酯材料的特性粘度η为1～1.3dl/g。

5、在本发明的一个实施方式中，本发明生物基聚酯材料是以丁二酸类物质和异山梨醇为原料，通过缩聚反应得到的，所述丁二酸类物质为丁二酸、丁二酸二甲酯或丁二酸二乙酯。

6、在本发明一个具体实施方式中，缩聚反应的时间为1.5～3.5h。

7、本发明还提供本发明书的生物基聚酯材料的制备方法。

8、本发明生物基聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

9、a、酯交换：将丁二酸类物质、异山梨醇、催化剂混合，在保护氛围下升温至130～140℃，待反应体系变透明后加热到160～170℃反应0.8～1.5h，再升温至180～190℃反应0.5～1h；

10、b、缩聚：在a步骤反应结束后，升温至温度为230～240℃左右，压力低于200pa的条件下反应1.5～3.5h，得到生物基聚酯材料。

11、在本发明的一个实施方式中，a步骤之后b步骤之前，还进行以下操作：将a步骤反应产生的副产物甲醇排出反应体系。

12、在本发明的一个实施方式中，a步骤中，催化剂为碱金属盐、碱金属氢氧化物、锌盐、氯化物或钛酸正丁酯。

13、在本发明的一个实施方式中，a步骤中，催化剂的用量为异山梨醇重量的50～200ppm。

14、在本发明的一个实施方式中，异山梨醇与丁二酸类物质摩尔比为1～1.1:1；优选异山梨醇与丁二酸类物质摩尔比为1.05:1。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、1、本发明制备的pis，具有良好的力学性能。可应用于生产包装、光学透镜等领域。同时因其合成单体是可再生生物质单体，对环境友好，拓宽了其在塑料应用的领域。

17、2、本发明原料来源较广，原料成本低，且实验简单可控，工艺简单，适用于工业化生产。

技术特征：

1.生物基聚酯材料，其特征在于，其结构式为式ⅰ所示：

2.根据权利要求1所述的生物基聚酯材料，其特征在于：该材料是以丁二酸类物质和异山梨醇为原料，通过缩聚反应得到的，所述丁二酸类物质为丁二酸、丁二酸二甲酯或丁二酸二乙酯。

3.根据权利要求2所述的生物基聚酯材料，其特征在于：缩聚反应的时间为1.5～3.5h。

4.生物基聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的生物基聚酯材料的制备方法，其特征在于：a步骤之后b步骤之前，还进行以下操作：将a步骤反应产生的副产物甲醇排出反应体系。

6.根据权利要求4所述的生物基聚酯材料的制备方法，其特征在于：a步骤中，催化剂为碱金属盐、碱金属氢氧化物、锌盐、氯化物或钛酸正丁酯。

7.根据权利要求4所述的生物基聚酯材料的制备方法，其特征在于：a步骤中，催化剂的用量为异山梨醇重量的50～200ppm。

8.根据权利要求4所述的生物基聚酯材料的制备方法，其特征在于：异山梨醇与丁二酸类物质摩尔比为1～1.1:1；优选异山梨醇与丁二酸类物质摩尔比为1.05:1。

技术总结
本发明涉及生物基聚酯材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种对环境友好的生物基聚酯材料PIS。本发明生物基聚酯材料，其结构式为式Ⅰ所示，所述生物基聚酯材料的特性粘度η为1～1.3dL/g。本发明制备的PIS，具有良好的力学性能。可应用于生产包装、光学透镜等领域。同时因其合成单体是可再生生物质单体，对环境友好，拓宽了其在塑料应用的领域。本发明原料来源较广，原料成本低，且实验简单可控，工艺简单，适用于工业化生产。

技术研发人员：钟家春,余大洋,吴芳,蒲泽军,彭秋霞,江薇薇
受保护的技术使用者：四川轻化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14