[发明专利]一种纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物及其合成方法

说明书

本发明涉及一种纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物的合成方法，包括（1）将对苯二甲酸与乙二醇混合，在一元醇、酯化催化剂存在下进行反应，然后在热稳定剂存在下，于250‑285℃、真空度100‑6000Pa进行缩聚反应，合成分子量2000‑15000的单端羟基化PET；（2）将上述PET溶于四氯乙烷，加入离子液体、二异氰酸酯和催化剂，在60‑80℃反应2‑6h，得到端异氰酸酯预聚物溶液；（3）将纤维素及其衍生物超声溶解于四氯乙烷中，加入到端异氰酸酯预聚物溶液中反应2‑48h，提纯后得到接枝共聚物。本发明的接枝共聚物及其制备方法具有时间短、接枝率高、接枝产物膜的断裂伸长率显著提高等特点。

技术领域

本发明属于高分子聚合物领域，具体涉及一种纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物及其合成方法。

背景技术

随着科技的不断发展与石油资源的大量消耗，人们把更多的目光聚焦在可持续发展资源上，生物基材料进入了人们的视线，越来越多的纤维素及其衍生物材料被人们开发制成新型材料来代替石油衍生物材料。纤维素资源是地球上最为丰富的可生物降解的天然高分子材料，在自然环境中可以被微生物降解，因此充分利用纤维素资源对于全人类社会的可持续发展具有重要意义。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）由于其强度高、稳定性好且易于加工，在全球范围内得到广泛的应用，全球合成纤维的生产中PET的比例超过50%。然而对于PET废弃物的处理，目前还没有较合适的环境友好的方法，所以寻找可生物降解的材料来替代一部分PET，从源头解决塑料制品的污染问题，成为一种当前公认的有效的解决方法。将纤维素及其衍生物与PET共混用于制备高分子合金材料，则不仅可以结合二者的优点，改善纤维素的难溶性以及加工性，而且利用纤维素取代部分PET，可以减少石油资源的依赖性和白色污染，将具有重大的经济效益和环境效益。

CN106146855A公开了一种纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物及其合成方法，首先合成分子量在2000-15000的端羟基化的聚对苯二甲酸乙二醇酯，溶于四氯乙烷中，加入二异氰酸酯和催化剂，在60-80℃下反应3-6h后得到端异氰酸酯预聚物；最后将纤维素及其衍生物超声溶解于丙酮溶液中，加入到端异氰酸酯预聚物的四氯乙烷溶液中反应3-7天，提纯后得到接枝共聚物。该接枝共聚物是以纤维素及其衍生物与小分子量的PET合成的接枝共聚物，用于纤维素与PET共混，可以改善二者相容性。但是，该过程反应时间长达3-7d，并且CDA与PET的接枝率不到60%。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物及其合成方法。该接枝共聚物是以纤维素及其衍生物与小分子量的PET合成的接枝共聚物，具有接枝时间短、接枝率高、接枝产物膜的断裂伸长率显著提高等特点。

本发明提供的纤维素及其衍生物与PET的接枝共聚物的合成方法，包括以下内容：

（1）将对苯二甲酸与乙二醇按比例混合，在一元醇、酯化催化剂存在下于200-240℃进行反应，然后在热稳定剂存在下，于250-285℃、真空度100-6000Pa进行缩聚反应，合成分子量2000-15000的单端羟基化的PET；

（2）将上述PET溶于四氯乙烷中，加入离子液体、二异氰酸酯和催化剂，在60-80℃反应2-6h，得到端异氰酸酯预聚物溶液；

（3）将纤维素及其衍生物超声溶解于四氯乙烷中，然后加入到端异氰酸酯预聚物溶液中反应2-48h，提纯后得到接枝共聚物。

步骤（1）所述的对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2-2。

步骤（1）所述的一元醇为苯甲醇、正癸醇、异辛醇或正壬醇等中的至少一种，优选苯甲醇；加入量为使对苯二甲酸与一元醇的摩尔比为1:0.05-0.5。

步骤（1）所述的酯化催化剂为各类锑系催化剂、钛系催化剂等，如三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑、二氧化钛或乙二醇钛等中的至少一种，加入量为对苯二甲酸的0.02wt%-0.06wt%。