[发明专利]一种生物基聚芳酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性工程塑料，特别涉及一种生物基聚芳酯及其制备方法。

背景技术

生物基产品（Biobasedproducts）主要指以除粮食以外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物为原料制备的环境友好型化工产品和绿色能源，其已经成为世界科技领域的前沿，是人类实现可持续发展的必由之路。目前生物基产品主要有沼气、燃料乙醇、生物柴油和生物塑料等。

研究发现，含纤维素或淀粉等的生物质资源可以通过直接水解，大量、经济、有效地制备乙酰丙酸和2,5-呋喃二甲酸。这两种平台化合物具有良好的反应性，能够进行酯化、氧化还原、取代等各种反应，合成许多有用的化合物乃至新型高分子材料。将乙酰丙酸用于高分子材料合成的首要条件是将乙酰丙酸衍生得到可聚合的单体，如双酚酸、1,4-戊二醇、γ-戊内酯等，这些衍生物可以通过缩聚、开环聚合等手段合成聚酯、聚碳酸酯等聚合物材料。

如公布号为CN101899145A的中国发明专利公开了一种2，5-呋喃二甲酸基聚酯的制备方法，以2，5-呋喃二甲酸为主单体，乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇或1，6-己二醇为共聚单体，采用酯化和缩聚两步法制备2，5-呋喃二甲酸基聚酯。

又如公布号为CN102276812A的中国发明专利公开了一种聚2，5-呋喃二甲酸二醇酯的制备方法，首先将2，5-呋喃二甲酸与脂肪族二元醇在四价钛化合物催化剂的作用下发生酯化反应，得到酯化产物；再将所述酯化产物进行缩聚反应，得到聚2，5-呋喃二甲酸二醇酯。

上述聚酯制备过程中均采用锑系或钛系化合物作为缩聚反应的催化剂，其虽具有较好的催化活性，然而锑系催化剂具有毒性，会对人体健康造成不良影响，在进行缩聚反应过程中部分会被还原成灰色，容易积累残留而造成环境污染；而钛系催化剂不仅价格昂贵，易水解，活性不稳定，热稳定性差，还容易对聚酯产品的质量产生不良影响。

聚芳酯(polyarylate,简称PAR)又称芳香族聚酯或聚酚酯,是分子主链上带有芳香族环和酯键的热塑性特种工程塑料，广义上是指酯基两端连接芳环的聚合物，工业上多指双酚A和对苯二甲酰氯及间苯二甲酰氯为原料聚合制得的树脂。聚芳酯因具有优异的韧性、耐热性、阻燃性、紫外线屏蔽性、耐冲击性、弯曲回复性、尺寸稳定性和耐蠕变性能，从而被广泛用于机械、电子、汽车、航空、医疗及食品等领域。我国开展PAR的研究起步虽较早，然而至今尚未实现工业化生产。

作为生产聚酯主要原料的对苯二甲酸（简称TPA），主要从对二甲苯制得，虽是产量最大的二元羧酸，但也是一类依赖石油资源的化工产品，不仅价格昂贵，而且随着石油资源的日益枯竭，对苯二甲酸的产量也会受到限制。而作为传统PAR生产原料的双酚A（Bisphenol A，简称BPA），一般由苯酚和丙酮在酸性介质中缩合制得，尽管应用广泛，但其安全性问题逐渐成为了公众关注的焦点。

2,5-呋喃二甲酸在化学结构上与对苯二甲酸非常相似，且具有相似的化学和物理特性，能够通过生物质资源大量、经济、有效地制备得到，可替代对苯二甲酸用于合成聚酯。而以乙酰丙酸作为原料的双酚酸（Diphenolic acid，简称DPA），其结构与双酚A类似，是一种重要的有机合成中间体和高聚物的单体，具有广泛的用途。特别是20世纪90年代，美国Biofine公司以废弃纤维素为原料，实现了大规模、经济、高效地生产乙酰丙酸，乙酰丙酸的价格大幅度下降，从而使大规模生产低成本的双酚酸成为可能。因此，利用生物质来源的2,5-呋喃二甲酸和双酚酸来大量、廉价地制备环境友好型生物基聚芳酯工程塑料产品具有重要的意义。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种环境友好型生物基聚芳酯及其制备方法。本发明利用可再生的生物质资源制备生物基聚芳酯，不仅制备工艺简单、经济廉价，而且减少了污染，提高了生物质原料的利用度，具有极大的经济价值。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种生物基聚芳酯，其结构式为：

其中，120≤n≤200，R为氢或烷基；所述烷基优选为甲基或乙基，进一步优选为甲基。

特别是，所述生物基聚芳酯的相对分子量为50000-85000。