基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯与高阻隔膜的制备及用途制造技术

本发明专利技术公开了基于对羟基苯丙酸衍生物的生物基聚酯与高阻隔膜的制备及用途，所述方法包括：2,5

【技术实现步骤摘要】
基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯与高阻隔膜的制备及用途


[0001]本专利技术涉及基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯与高阻隔膜的制备方法及用途，将对羟基苯丙酸甲酯和2,5
‑
呋喃二甲酰氯通过酰氯化反应得到一种新型二酯单体，将自制的二酯单体和3
‑
((4
‑
羟丙氧基)苯基)
‑1‑
丙醇通过催化熔融缩聚反应，制得一种基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯，通过吹塑薄膜法将本专利技术所制备的聚酯制成薄膜，将自制纳米二氧化硅涂布液涂在聚酯薄膜上制成透明高阻隔膜，是环境友好型产品，属于环保材料领域。

技术介绍

[0002]有机薄膜太阳能电池( OPVs) 具有潜在的材料价格低、加工容易、可大面积成膜、分子及薄膜性质的可设计性、质轻、柔性等显著优点，是取代高成本的硅系太阳能电池的最佳选择[1]。（[1]钟文楷.新型有机太阳电池活性层材料及其薄膜形貌调控[D].华南理工大学,2020.）但是受水和氧气的影响，有机薄膜太阳能电池在空气中稳定性较差；有机发光二极管（OLED），由于它具有轻薄、节能、环保、视角宽、响应速度快、可卷曲和驱动电压低等诸多优点，从而受到业界人士的广泛关注，但是OLED 的寿命受空气中水汽和氧气等成分影响很大，OLED 器件使用的阴极材料多为低功函金属，水汽和氧气渗透后会优先与这些活泼金属反应，生成相应的氧化物或氢氧化物，产生绝缘区，导致器件逐渐失效。因此迫切需要对水氧具有高阻隔的封装膜对有机薄膜太阳能电池、有机发光二极管等电子元器件进行有效封装。
[0003]太阳能电池对封装材料阻隔性要求为水蒸气透过率（WVTR）和氧透过率（OTR）要分别低于10
‑2g/m2/day和10
‑1cm3/m2/day；对于OLED显示器，必须要求阻隔的材料的水蒸气透过率和氧透过率要分别低于10
‑6g/m2/day和10
‑5cm3/m2/day，其标准远远高于在有机光伏、太阳能电池封装以及食品、药品和电子器件包装技术等领域对阻隔性能的要求。景泽坤
[2]（[2]聚氯代对二甲苯/石墨烯高阻水复合膜的制备与性能[J].高分子材料科学与工程,2021）报道了一种高阻水膜，水汽透过率达到了4.9
×
10
‑3g/(m2·
d)，张健
[3]（[3]探究氧气流量对新型高阻隔薄膜材料的制备及性能的影响[J].真空科学与技术学报,2021）报道了一种高阻隔膜，氧气透过率达到了1.1 cm3/(m2·
d)，现有技术所制备的高阻隔膜的阻水性能达到了太阳能电池的阻水要求，但并不能满足OLED显示屏的阻水要求。现有技术所制备的高阻隔膜的阻氧性能较差，不能满足高性能电子器件封装要求。因此开发阻隔性优异的高阻隔膜材料至关重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术制备的高阻隔膜阻水阻氧性不能满足有机薄膜太阳能电池、OLED显示屏等电子元器件的封装要求问题，本专利技术提供基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯与高阻隔膜的制备及用途，具体为：以对羟基苯丙酸甲酯作为原料，制备了二酯单体M，将单体M和3
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((4
‑
羟丙氧基)苯基)
‑1‑
丙醇通过熔融缩聚反应，制得一种基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯，该聚酯具有分子量高、透明度高、力学性能强的优势。将本专利技术所制备的生物基聚酯制
成透明薄膜，将自制的纳米二氧化硅涂布液涂覆到该薄膜上制成透明高阻隔膜复合材料。将此复合材料作为保护膜贴覆到OLED显示屏等电子元器件的表面，从而提高电子元器件的阻氧、阻水性能。
[0005]为更好地实现本专利技术的技术方案，本专利技术公开了基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯与高阻隔膜的制备及用途。
[0006]1.基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯，其特征在于结构如式Ⅰ：其中：式Ⅰ中X为60~150。
[0007]2.基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备，其特征在于制备包括如下步骤：（1）二酯单体M的合成：二酯单体M的合成：把一定量的对羟基苯丙酸甲酯加入到250ml单口烧瓶中，加入N,N
‑
二甲基甲酰胺，搅拌使其溶解，之后加入0.20~0.30倍的对羟基苯丙酸甲酯的物质的量的三乙胺，再加入一定量的2,5
‑
呋喃二甲酰氯，10
‑
20℃搅拌反应2~3h后，将反应混合液倒入冷水中，静置1h后过滤，得到的固体用1mol/L的氢氧化钠洗涤3次，再用冷的蒸馏水洗涤三次，将洗涤后的固体在60℃烘箱中干燥1~2h，得到一种二酯单体M，结构见式Ⅱ：；（2）基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备：1）聚酯粗品的合成：在氮气保护下，把（1）中制备的二酯单体M、结构式为的3
‑
((4
‑
羟丙氧基)苯基)
‑1‑
丙醇以及缩聚催化剂按照一定的比例投入到反应容器中，在常压氮气保护、145~165℃搅拌条件下进行酯交换反应3.0
‑
5.0h后，升高温度至200
‑
230℃，并控制压强在10
‑
15KPa，进行缩聚反应2.0
‑
3.0h，得到聚酯粗品；2）聚酯粗品的纯化：将聚酯粗品用足量氯仿溶解，过滤掉不溶物，在清液中加入足量甲醇直到沉淀不再增加，将沉淀物过滤后用冷的甲醇洗涤，然后在70~80℃下真空干燥2.0
‑
3.0h，即得到所需要的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯。
[0008]3.权利要求2所述的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备，其特征在于：步骤（1）中对羟基苯丙酸甲酯和2,5
‑
呋喃二甲酰氯之间的物质的量比为2.0:(1.0~1.5)。
[0009]4.权利要求2所述的基于对羟基苯丙酸衍生物的生物基聚酯的制备，其特征在于：步骤（2）中所述的缩聚催化剂是硫酸锆、锆酸异丙酯、三乙基苄基氯化铵其中的一种，缩聚催化剂用量为二酯单体M质量的0.1%~0.3%。
[0010]5.权利要求2所述的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备，其特征在于：步骤（2）中二酯单体M和3
‑
((4
‑
羟丙氧基)苯基)
‑1‑
丙醇的物质的量比为1:(1.0~1.2)。
[0011]6.权利要求2
‑
5所述的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备方法，所得到的基
于对羟基苯丙酸的生物基聚酯，其用途在制备透明高阻隔膜，其特征在于：1）采用权利要求2
‑
5所制备的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯作为原料，经吹塑薄膜法制得厚度为20~50
µ
m的透明聚酯膜；2）室温下，将1份质量的硅酸钠、3份质量的氯化铵分别用去离子水配成饱和溶液，在硅酸钠溶液中加入0.1份质量的聚乙二醇做分散剂，然后向硅酸钠与聚乙二醇的混合液中滴加饱和氯化铵溶液，边滴边搅拌，直到产生的沉淀不再增加为止，将沉淀过滤、洗涤、烘干，得到纳米二氧化硅前驱体，将纳米二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯，其特征在于结构如式Ⅰ：其中：式Ⅰ中X为60~150。2.基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备，其特征在于制备包括如下步骤：（1）二酯单体M的合成：二酯单体M的合成：把一定量的对羟基苯丙酸甲酯加入到250ml单口烧瓶中，加入N,N
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二甲基甲酰胺，搅拌使其溶解，之后加入0.20~0.30倍的对羟基苯丙酸甲酯的物质的量的三乙胺，再加入一定量的2,5
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呋喃二甲酰氯，10
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20℃搅拌反应2~3h后，将反应混合液倒入冷水中，静置1h后过滤，得到的固体用1mol/L的氢氧化钠洗涤3次，再用冷的蒸馏水洗涤三次，将洗涤后的固体在60℃烘箱中干燥1~2h，得到一种二酯单体M，结构见式Ⅱ：；（2）基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备：1）聚酯粗品的合成：在氮气保护下，把（1）中制备的二酯单体M、结构式为的3
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羟丙氧基)苯基)
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丙醇以及缩聚催化剂按照一定的比例投入到反应容器中，在常压氮气保护、145~165℃搅拌条件下进行酯交换反应3.0
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5.0h后，升高温度至200
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230℃，并控制压强在10
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15KPa，进行缩聚反应2.0
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3.0h，得到聚酯粗品；2）聚酯粗品的纯化：将聚酯粗品用足量氯仿溶解，过滤掉不溶物，在清液中加入足量甲醇直到沉淀不再增加，将沉淀物过滤后用冷的甲醇洗涤，然后在70~80℃下真空干燥2.0
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3.0h，即得到所需要的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯。3.权利要求2所述的基于对羟基苯丙酸的生物基聚酯的制备，其特征在于：步骤（1）中对羟基苯丙酸甲酯和2,5
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呋喃二甲酰氯之间的物质的量比为2.0:(1.0~1.5)。4.权利要求2所述的基于对羟基苯丙酸衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：程正载，蔡拴普，王欢，王林枫，马里奥，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：