一种热塑性聚酯弹性体及其制备方法和应用与流程

本发明涉及热塑性聚酯弹性，特别是一种带有长碳链侧基的热塑性聚酯弹性体、制造方法及其应用。

背景技术：

1、热塑性聚酯弹性体由于具有突出的机械强度、优良的回弹性和宽广的使用温度等综合性能，在汽车制件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用，其中在汽车工业中的应用最广，占70％以上。热塑性聚酯弹性体一般由硬段和软段构成，软段一般为聚醚。热塑性聚酯弹性体的软段一般采用聚环氧丙烷二醇或聚四氢呋喃二醇等亲水性较弱的软段，以防止在使用过程中过多的吸水造成制品的性能下降。同时由于热塑性聚酯弹性体极性较强，与非极性的树脂例如聚乙烯、聚丙烯、abs等相容性很差，需要添加相容剂来提高两者的相容性，提高材料的性能。

2、专利申请cn202111281003.3公开了一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，由以下重量份的原料制备而成：二异氰酸酯60-80份，大分子二元醇55-100份，扩链剂10-20份；其中，二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯，大分子二元醇为聚酯多元醇，扩链剂为二元醇。在特定配比的脂肪族二异氰酸酯、聚酯多元醇和扩链剂二元醇的共同作用下，使所得热塑性聚氨酯弹性体具有优异的力学性能(如拉伸强度高，在50mpa以上；硬度适中，在85irhd以上)、耐磨(耐磨等级为良或优)、耐黄变(耐黄变等级为5级)、抗雾霾、透光率强(在90％以上)、加工性能好等特点，综合性能良好。但是由于其分子量高，且与非极性聚合物如聚丙烯、聚乙烯等相容性差，通过共混无法实现共混物表面极性大幅度提升，不能作为非极性聚合物的表面极性的改性助剂。

3、虽然热塑聚酯具有较高的极性，但通过共混改性的方式很难提高非极性材料的表面极性，如果要提高非极性材料的极性需要添加大量的极性数值才能提高，影响材料的透明性、力学性能，和提高材料成本。

4、专利申请cn202210937005.1公开了一种热塑性聚醚酯弹性体及其制备方法和应用，所述热塑性聚醚酯弹性体的制备原料包括酸类单体、醇类单体和聚醚多元醇的组合，通过限定所述醇类单体的种类以及所述酸类单体的种类，在不改变热塑性聚醚酯弹性体硬度和其他力学性能的基础上，大幅度降低了其熔点，从而有效降低了其加工温度，使其适用于吹膜、挤出等多种加工成型方式，应用范围广泛。但是该发明的聚合物属于高分子量的聚合物，且其与非极性聚合物的相容性亦很差，不能很好的迁移到表面并实现均匀分布，从而起不到提高表面极性的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热塑性聚酯弹性体及其制备方法和应用，改善、提高非极性材料的表面极性，获得具有较低分子量的与非极性材料具有优异相容性的热塑性聚酯弹性体。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种热塑性聚酯弹性体，包括摩尔比为0.8～1.2：1的二酸和二醇，其中，二酸为有机二酸或酸酐，二醇为摩尔比为0.1～0.95:1的聚醚二醇和长碳链的二醇的混合物。

3、进一步地，所述的有机二酸包括脂肪族二酸或芳香族二酸，

4、脂肪族二酸结构如下：其中n＝0～18；

5、所述的酸酐包括丁二酸酐或邻苯二甲酸酐。

6、进一步地，所述的脂肪族二酸包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸，辛二酸、癸二酸或脂肪酸；

7、所述的芳香族二酸包括对苯二甲酸、邻苯二甲酸或萘二酸。

8、进一步地，所述的聚醚二醇为聚氧乙烯二醇，结构如下：

9、其中n＝3～100，

10、或者，聚醚二醇为环氧丙烷和环氧乙烷的共聚醚二醇，结构如下：

11、其中n＝1～50，m＝1～50。

12、进一步地，所述的长碳链的二醇为二醇单体，结构如下：

13、其中n＝5～30，优选7～20；

14、或者，长碳链二醇为单取代甘油油酯，结构如下：

15、其中n＝3～30，优选6～20。

16、进一步地，所述的热塑性聚酯弹性体中还可以添加封端剂，封端剂为单官能团烷基羧酸或单官能团烷基醇；为了进一步提高热塑性聚酯弹性体的加工稳定性和降低分子量分布，在聚合体系中添加定量的单官能团单体。

17、单官能团烷基羧酸与二酸的摩尔比为0.05～0.2；或单官能团烷基醇与二醇的摩尔比为0.05～0.2。

18、进一步地，所述的单官能团烷基羧酸结构如下：

19、其中：n＝0～30；

20、所述的单官能团烷基醇结构如下:

21、其中n＝2～30。

22、进一步地，所述的热塑性聚酯弹性体的分子量为1000～20000g/mol，优选为2000～15000g/mol,更有选为5000～12000g/mol。

23、本发明还提供一种热塑性聚酯弹性体的制备方法，将二酸和二醇加入反应釜中，根据需要，还可以加入封端剂，升温至100～150℃，使反应釜中的物料完全熔融，加入催化剂，升温到150～200℃反应除水3～5小时，再抽真空继续反应1～3小时，反应完成后，出料，即可得到低分子量的热塑性聚酯弹性体。

24、所述的催化剂为对甲基苯磺酸或浓硫酸，催化剂的添加量为物料总质量(包括二酸、二醇和封端剂的总质量)的0.3～0.5％

25、本发明还提供一种热塑性聚酯弹性体的制备方法，将所述的热塑性聚酯弹性体与低极性的聚合物反应，改善聚合物表面极性。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、本发明的热塑性聚酯弹性体主要采用二酸和二醇聚合而成，多个羧基和羟基进行缩合反应，通过控制二元酸和二元醇的物质的量的比例，可以制备低分子量的聚合物。本发明采用极性的聚醚二元醇特别是聚乙二醇二醇或聚(乙二醇-丙二醇)二醇，极性特别高的二醇作为聚合链段，可以保证热塑性聚酯的极性，从而可以保证在较少添加量的情况下，使改性的非极性聚合物的表面具有较高的极性，采用具有长碳链的二元醇作为共聚单体，可以在聚合物上引入较长的侧基碳链，提高聚合物与非极性聚合物的相容性，采用的长碳链的二元醇具有与聚醚二元醇相似的结构，不影响聚合物主链的极性。具有较低的分子量、较高的极性，同时带有长碳链侧基的热塑性聚酯。大量长碳链侧基的存在可以与低极性的聚合物例如聚丙烯、聚乙烯、tpv、poe、abs等树脂具有较好的相容性，很容易分散在其中，对材料的性能影响较小，对于普通的极性聚合物如热塑性聚酯、聚氨酯等，由于相容性极差，在共混时需要加入相容剂，但即使加入相容剂，共混体系仍然是具有较大分散粒子的两相体系，无法实现均匀的分散。另外由于具有较低的分子量，在加工过程中易迁移到制件表面，在较低添加量的情况下可以大大提高材料的表面极性，而不会影响材料的性能，而高分子量的聚合物分子则无法达到迁移到表面的特性。同时本发明的热塑性聚酯弹性体是具有较低分子量的大分子，在制品使用或加热的情况下，分子不会析出，完全不同于传统的低分子量的乳化剂。

28、本发明的热塑性聚酯弹性体可以作为上述非极性聚合物的抗静电剂，也可以作为上述非极性聚合物的表面极性改进剂，提高这些非极性聚合物制品的表面极性，改善产品表面的可喷涂性和印刷性。