[发明专利]一种由聚四氢呋喃基材料解聚制备聚酯材料的方法及其产品

说明书

本发明公开了一种由聚四氢呋喃基材料解聚制备聚酯材料的方法，以聚四氢呋喃基材料与环酸酐为原料，以路易斯酸和/或质子酸为催化剂，经阳离子交替共聚合成聚酯材料。本发明公开的方法，制备工艺简单、温和、可控，通过该方法可将聚四氢呋喃链节完全解聚并转化为聚酯链节，突破了现有技术不能循环利用聚四氢呋喃基材料的难题，制备得到的聚酯材料中酯链节的含量高于80％，更为重要的是，该方法制备得到的聚酯材料为具有双端羧基的全交替结构，链结构明确，无金属离子残留，有望广泛应用于环氧树脂增韧、新型橡胶材料、食品包装、电子材料包装等领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料的解聚与回收的技术领域，尤其涉及一种从聚四氢呋喃基材料解聚制备聚酯材料的方法及其产品。

背景技术

塑料是三大类合成高分子材料中应用最为广泛的材料，塑料的使用已经深入到了人们生活的方方面面。据统计，每年全球塑料废料约为2.5亿吨，且消耗量以每年8％的速度增长，这些塑料的处理仍然是一个严峻的挑战。传统的通过垃圾填埋和焚烧的方法不仅带来了严重的环境问题，而且是一种资源上的浪费。另一种机械回收的方法损失了其机械性能，作为新材料的添加剂使用，这种方法虽然增加了塑料的使用频率，但是仍然面临终废的问题。

聚四氢呋喃、以及商业化的聚四氢呋喃基聚氨酯及其它由聚四氢呋喃构筑的材料的回收仍然没有好的方法。传统的聚四氢呋喃基材料的回收主要是将聚四氢呋喃解聚，但是得到的是聚四氢呋喃基材料和四氢呋喃的混合物，为了提高四氢呋喃产率，需要在较高的反应温度下进行，这是高能耗的过程。例如文献(Stephan Enthaler and AlexandraTrautner,ChemSusChem.,2013,6,1334-1336)与文献(Stephan Enthaler,J.Appl.Polym.Sci.,2014,39791-39795)分别报道了FeCl₃和Zn(OTf)₂在160～200℃的温度下催化聚四氢呋喃降解成四氢呋喃，转化率在90％左右。该工艺中聚四氢呋喃降解回收四氢呋喃，主要是在酸催化下醚键无规断裂的过程，但是由于存在聚四氢呋喃四氢呋喃平衡，无法实现聚四氢呋喃的完全回收。

进一步地直接利用聚四氢呋喃基弹性体为原料，实现聚四氢呋喃以及含有聚四氢呋喃嵌段的材料的回收再利用尚未能有效解决。因此研究发展经济和环境友好型的方法，在实现聚四氢呋喃以及含有聚四氢呋喃嵌段的材料的回收的同时生成增值化学品是富有前景的方法但鲜有报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种由聚四氢呋喃基材料解聚制备聚酯材料的方法，制备工艺简单、温和、可控，通过该方法可将聚四氢呋喃链节完全解聚并转化为聚酯链节，突破了现有技术不能循环利用聚四氢呋喃基材料的难题，制备得到的聚酯材料中酯链节的含量高于80％，更为重要的是，该方法制备得到的聚酯材料为具有双端羧基的全交替结构，链结构明确，无金属离子残留，有望广泛应用于环氧树脂增韧、新型橡胶材料、食品包装、电子材料包装等领域。

具体技术方案如下：

一种由聚四氢呋喃基材料解聚制备聚酯材料的方法，以聚四氢呋喃基材料与环酸酐为原料，以路易斯酸和/或质子酸为催化剂，经阳离子交替共聚合成聚酯材料。

本发明首次提出了一种聚四氢呋喃基材料回收的同时生成增值化学品的工艺，突破了现有技术不能循环利用聚四氢呋喃基材料的难题。本发明通过引入环酸酐和生成的THF共聚，由于聚酯的生成是一个不可逆的过程，推动了聚四氢呋喃四氢呋喃解聚平衡反应向四氢呋喃方向移动，实现了聚醚降解的同时生成了聚酯。该反应涉及到聚醚降解和聚酯生成两种类型的反应，需要解决动力学匹配、共聚活性和催化剂的难题。通过筛选合适的催化剂种类、精准调控聚四氢呋喃基材料与环酸酐的摩尔投料比以及阳离子交替共聚反应的温度，同时解决了动力学匹配、共聚活性和催化剂的问题，保证聚四氢呋喃链节完全解聚并转化为聚酯链节。