一种聚酯制造技术

本发明专利技术公开了一种聚酯，是由芳香族二羧酸或其衍生物与１，２－丁二醇通过反应得到的高分子聚酯，其中１，２－丁二醇中是生物来源的１，２－丁二醇。聚酯原料二元醇成分中碳元素成分来源于生物材料而非石油原料，从而大大减少由于冶炼石油，而向外排放的ＣＯ↓［２］的量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用生物来源原材料的聚酯。
技术介绍
近年来，随着人类生存环境的日益恶化，人们越来越关注开发环 境友好性材料和使用可再生原材料。石油作为不可再生资源，是最重要的化工原料，但是由于在使用工程中以及最终废弃中大量C02的 排放，C02大量排放导致了全球气候变暖等一系列的问题，并且直 接威胁人类的生存。如何替代和减少使用石油作为原材料，是人们面 临重要研究问题之一。聚酯由于其良好的机械性能、成型加工性能，在纤维、树脂、薄 膜等领域有着广泛的用途，是世界上最重要的合成材料之一。由于生产聚酯的原料都是来源于石油的加工品。如何使用非石油 原料开发聚酯产品是一个重要的研究课题。人们使用可再生的生物资源，开发出了各种新型的聚酯，例如杜 邦公司通过对玉米进行发酵，经过生物和化工过程，制备得到1， 3-PDO，并开发出了含有约36wt。/。来源于生物材料而非石油材料的聚 对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)聚合物。Natureworks公司同样以农作 物为原料，经过生物和化工过程，生产出了纯生物来源和易于生物降 解的聚乳酸(PLA)聚合物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种符合环保需要的聚酯。 本专利技术的技术解决方案是一种聚酯，其特征是是由芳香族二羧酸或其衍生物与1， 2-丁 二醇通过反应得到的高分子聚酯，其中1， 2-丁二醇中是生物来源的 1， 2-丁二醇(即经过生物发酵和/或化工加工过程将生物材料中的含 碳元素成分转换成的l， 2-丁二醇)。其中的生物材料为玉米、甘蔗、小麦或其他农作物的秸秆。其中 玉米、小麦为其种子和/或秸秆。通过生物材料生产得到的1， 2-丁二醇中，1， 2-丁二醇含量在95%-99.9%之间，并且在190nm—350nm 的范围内光的透过率为50%-99%。聚酯中还含有碳元素来源于石油 原料的二元酸和二元醇的共聚成分。芳香族二羧酸或其衍生物是对苯 二甲酸或对苯二甲酸二甲酯。聚酯的特性粘度为0.50—0.95。农作物是一种可再生资源，能将空气中的C02通过光合作用， 转化为各种淀粉、糖类、纤维素、木质素等在农作物果实及其秸秆中 储存起来，本专利技术利用玉米、小麦、甘蔗或其他农作物的秸秆，经过 生物发酵和/或化工加工过程制得聚对苯二甲酸丁二醇酯的原料1， 2-丁二醇。本专利技术的生物材料是玉米、甘蔗、小麦或其他农作物的秸秆。 经过生物和/或化工过程得到丁二醇。例如玉米经过生物过程分离淀 粉，经过加工得到5碳和6碳的糖，这些糖分经过加氢催化的工艺可 以制备出多组分二元醇，经过精馏纯化，再经过150t—200t温度加 热处理，经过活性碳过滤处理，就可以得到本专利技术的原料二元醇组分。产品中1， 2-丁二醇的碳元素来源于生物原料。在本专利技术中使用的l， 2-丁二醇可以含有其他二元醇成分，例如 有乙二醇、1， 2-丙二醇、1， 4-丁二醇、2， 3-丁二醇和1， 2-戊二醇 其他的二醇成分。 —本专利技术中使用的1， 2-丁二醇的纯度为95%-99.9%，其他成分的 碳元素也是来源于生物材料，并且在190nm—350nm的范围内光的透 过率为50%—99%，若专利技术中的使用的1.2-丁二醇在190nm—350nm 范围内光的透过率低于此范围，则最终产品的颜色较差，从而限制了 产品的应用。本专利技术中，新型聚酯是由芳香族二羧酸或其衍生物与1， 2-丁二 醇通过反应得到的高分子聚酯。其中二酸是对苯二甲酸及其酯化的衍 生物，可以是对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯等。 本专利技术中的二酸单元还可以含有间苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸盐、 邻苯二甲酸、甲基对苯二甲酸、萘二酸、联苯二甲酸等芳香族羧酸及 其酯类衍生物的芳基二羧酸类及丁二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、 壬二酸、十二垸二羧酸等脂肪族羧酸及其酯类衍生物以及环己烷二羧 酸、六氢化间苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸等脂环族二羧酸及其酯类 衍生物。所述的衍生物中是指二甲酯等低级垸基酯、酸酐、酰氯等物 质。这些二羧酸可以单独或组合两种以上使用。本专利技术中优选的芳香族二羧酸优选为对苯二甲酸和对苯二甲酸 二甲酯。本专利技术中的聚酯还可以含有其他的碳元素来源于石油的二元酸和二元醇的共聚成分。二元醇成分可以举例为已二醇、丙二醇、丁 二醇、戊二醇等碳元素个数为2-30的饱和和不饱和二元醇；聚乙二 醇、聚丙二醇、聚丁二醇等高分子量的二元醇。聚酯特征是二酸和碳元素来源于生物材料的二醇经过酯化或酯交换反应，縮聚反应后得到特性粘度为0.60—0.95的聚酯。本专利技术的 聚酯可以通过现存的设备工艺，首先通过酯化或酯交换反应，在此过 程中可以使用公知的催化剂，可以列举的由钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、 正丁基锡酸、醋酸锰、醋酸钴、醋酸镁中一种或几种的混合物。酯化 或酯交换反应达到反应率为95%或95%以上时候，转移进行縮聚反 应，縮聚所用的催化剂为金属钛类催化剂，钛化合物为具有R3 —0/0—Rl /Tl、一R^一0 2的结构，其中Ri、 R2、 R3、 R4为饱和碳的烷基、不饱和碳的垸基、羟基垸基、乙酰化垸基，其中&、 R2、 R3、 R4可以是相同基团，也可以是不同的基团组合。具体可以是钛酸四丁酯、异丙基钛酸酯、丙基钛酸酯、丙烯基钛酸酯。本专利技术中可以加入各种常用的稳定剂磷化合物，是三价或五价磷 的有机或无机化合物，可以简单列举的有磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三 苯酯，可以是市售的磷系的三价和五价的抗氧化剂，如市售PEP36、 AP1500、 AX-71。在此不进行更具体的列举。縮聚反应在温度在200 flC-260 t条件下进行，逐渐达到200帕 斯卡及以下的真空条件下縮聚，脱出小分子二醇，当聚合物的粘度为 0.60 - 0.95范围内，即可结束反应，得到本专利技术的聚酯。本专利技术的聚酯可以使用间断式的釜式聚合、半连续聚合、连续聚合的方法进行生产。本专利技术得到的聚酯，可以通过各种常规方法进行使用，如与无机 增强材料的复合使用，无机增强材料可以是各种长纤、短纤或纳米粒子。本专利技术中的PBT可以使用各种常规的聚酯加工方法对聚酯进行加工，如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机。本专利技术中聚酯可以 使用于树脂、薄膜、纤维等各种领域，制成各种后续产品。 本专利技术聚酯原料二元醇成分中碳元素成分来源于生物材料而非石油原料，从而大大减少由于冶炼石油，而向外排放的C02的量。 实施例生物来源l， 2-丁二醇长春大成集团生产，碳元素来源为玉米，纯度97，购买后在190。C经过2小时加热处理后，经过活性炭过滤 后备用，250nm时透过率为65%， 300nm时透过率为90%。石油来源l， 2-丁二醇碳元素来源为石油，上海圣宇化工产。对苯二甲酸中国扬子石化生产，聚合级。 对苯二甲酸二甲酯伊朗Fiber Intermediate Products Co.生产。 上述生物来源1， 2-丁二醇是经过生物发酵和/或化工加工过程将 生物材料中的含碳元素成分转换成的l， 2-丁二醇。实施例1:在带有搅拌与精馏塔的装置内投入生物来源1 ， 2-丁二醇9.2千克、 对苯二甲酸11.3千克的混合浆料，加入6.3克的丁基锡酸和6.8克的 钛酸四丁酯，逐渐升温到200 - 235化范围内进行酯化反应，收集副产物水；但酯化反应率为95%以上时，结束酯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯，其特征是：是由芳香族二羧酸或其衍生物与１，２－丁二醇通过反应得到的高分子聚酯，其中１，２－丁二醇中是生物来源的１，２－丁二醇。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，盛思义，本田圭介，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]