[发明专利]一种纤维级生物基聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维级生物基聚酯及其制备方法，制备方法：以生物基二元醇和生物基二元酸为原料，采用熔融缩聚的方法，先后经过酯化反应、微交联预缩聚反应和终缩聚反应制得纤维级生物基聚酯；微交联预缩聚反应是指在预缩聚反应过程中加入具有多羟基结构的单体生成具有支化结构的预聚体的反应。最终制得的纤维级生物基聚酯粘度为0.65～1.25dl/g，聚合度为100～150，分子量分布指数为1.05～1.25。本发明的制备方法，大大降低了缩聚反应的停留时间，降低了能耗与物耗，减低终缩聚反应过程造成的热降解，同时提升了聚酯品质，极具经济效益；本发明的产品，品质高、粘度高、分子量大且其分子量分布集中，极具应用前景。

技术领域

本发明属于聚酯制备领域，具体涉及一种纤维级生物基聚酯及其制备方法。

背景技术

生物基材料是指以可再生资源为原料，通过生物合成、生物加工、生物炼制过程获得的生物质合成材料、生物质再生材料和基础化工原料。生物基材料目前主要用于生产塑料、纤维、尼龙和橡胶等，具有原料可再生、生物可降解、加工生产过程生成的有害物少等特点。生物基材料是现代生物制造产业发展的重点，也是社会经济绿色增长的重大产业方向。生物基材料的规模化发展，将降低化工材料工业对化石资源的依赖，有利于环境改善与经济协调发展，对于加快培育战略性新兴产业、促进我国石油化工材料转型升级、推动绿色经济增长、促进农工融合与城镇化建设具有重大意义。

但目前广泛使用的生物基高分子材料在纤维成形领域应用受到一定限制，特别是某些应用性要求高的领域。归其原因生物基高分子材料在合成过程中由于生物基单体结构稳定性差导致其聚合难于控制聚合物的分子量无法达到纺丝级别要求，迫切需要通过合成技术，提高其综合性能，满足要求。以生物基2,5-呋喃二甲酸为例，其分子结构中含有芳香环，与对苯二甲酸(PTA)在化学结构十分相似，通过与二元醇反应可以合成线性高分子。生物基2,5-呋喃二甲酸被认为是石油基单体PTA的理想替代品。相比较脂肪类聚合物，生物基2,5-呋喃二甲酸用于合成生物基高分子材料可有效提高其耐热性能和机械性能。但生物基2,5-呋喃二甲酸含有呋喃环结构在高温条件下容易老化降解，导致制备的生物基聚酯颜色深、粘度在0.50dl/g范围内，无法满足纤维加工要求。

为克服生物基聚酯的以上缺陷，国内外专家学者对其进行诸多相关研究。

专利CN101899145B公开了一种2,5-呋喃二甲酸基聚酯的制备方法，采用酯化、缩聚两步法，整个制备过程反应历时14～32h，远超出现有的聚酯制备时间，最终形成聚合度为100～500的2,5-呋喃二甲酸基聚酯，该聚酯分子量已达到纺丝要求，但是该方法制备过程较长，生物基2,5-呋喃二甲酸含有呋喃环结构在高温条件下容易老化降解，对聚酯颜色及粘度有较大影响，无法满足纤维加工要求。

专利CN106243331A公开了一种聚呋喃二甲酸乙二醇酯的制备方法，通过引入新型的含氮催化剂实现分子量的增加，解决产物色泽严重等问题。但是所采用的含氮催化剂主要为含氮的烯烃类及含胺类等化合物为主，虽满足了聚酯聚合过程中的稳定剂要求，但是所制备的聚酯在热加工过程中如熔融纺丝更高温度条件下会发生热降解等造成纤维的品质严重下降的问题。

专利CN102516513B公开了一种低黄变2,5-呋喃二甲酸基聚酯的制备方法，以生物质原料的2,5-呋喃二甲酸和二元醇为单体，通过溶液缩聚制备2,5-呋喃二甲酸基聚酯。该制备方法简单、反应条件温和，避免了熔融缩聚引发聚酯老化降解黄变。但所采用的溶液缩聚试剂为四氯乙烷化学试剂，有毒、有刺激性，受高热会分解产生有毒的腐蚀性烟气危险性，同时反应结束后回收成本较高。

因此，开发一种粘度高、品质好且安全环保的纤维级生物基聚酯及其制备方法极具现实意义。

发明内容

发明的目的是为了克服上述现有技术中存在粘度低、聚酯颜色深及工艺不环保的问题，提供了一种粘度高、品质好且安全环保的纤维级生物基聚酯及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：