一种多功能聚酯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能聚酯材料及其制备方法和应用，属于聚酯材料及其合成技术领域，本发明专利技术以CO2基戊二酸二甲酯类化合物作为高分子材料单体与功能性二醇单体进行熔融聚合，制得一系列CO2基兼备优异的自修复、紫外屏蔽和疏水性能的多功能可降解聚酯材料。蔽和疏水性能的多功能可降解聚酯材料。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能聚酯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚酯材料及其合成
，具体涉及到一种多功能聚酯材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现代工业的不断发展导致了CO2的大量排放，而CO2作为温室气体，直接或间接导致了全球气候变暖。因此，积极开展相应的CO2减排和利用具有重要的意义。如何将低价值的CO2变废为宝成为具有高附加价值的产品，一直是科学界努力追求的方向。然而，对CO2的有效利用，特别是在实现工业化方面取得的成果往往不尽人意。究其原因是CO2具有动力学惰性和热力学稳定性的特性。
[0003]高分子材料作为材料领域三大分支之一，在我们的日常生活和生产过程中扮演着重要的地位。然而传统高分子材料的生产严重依赖石油化工原料，这对依赖石油进口的我国是十分不利的，而且石油基高分子材料在使用寿命结束后会出现难回收、难降解的情况。因此，开发一系列“绿色”来源的高分子材料具有重要的意义。如果能将CO2衍生的二甲酯类单体作为高分子材料领域的单体来源不仅能够实现CO2的高附加值利用，而且能够为高分子材料领域的绿色发展提供新的思路。同时，可降解材料可以有效减少白色污染，对于发展环境友好型材料有重要的意义。
[0004]目前关于以CO2基戊二酸二甲酯作为高分子材料单体制备一系列CO2基可降解的多功能聚酯材料未见报道。

技术实现思路

[0005]针对上述不足，本专利技术的目的是提供一种多功能聚酯材料及其制备方法和应用。本专利技术以CO2基戊二酸二甲酯类化合物作为高分子材料单体与功能性二醇单体进行熔融聚合，制得一系列CO2基兼备优异的自修复、紫外屏蔽和疏水性能的多功能可降解聚酯材料。
[0006]为达上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种多功能聚酯材料，该多功能聚酯材料具有以下重复结构单元：
[0008][0009]其中，R1为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基或吸电子基；R2为氢、烷基或被一个或多个R
1a
取代的烷基；R3为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基、杂芳基、被一个或多个R
1a
取代的杂芳基或吸电子基；R4为氢、烷基、被一个或多个R
1a
取代的烷基、杂芳基、被一个或多个R
1a
取代的杂芳基、芳基或被一个或多个R
1a
取代的芳基；R5为取代的芳基、杂芳基和烷基中的至少一种；R6为甲酰基、乙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、丙酰基、苯甲酰基、苯乙酰基、苯丙酰基、苯丁酰基、苯戊酰基、苯己酰基、溴苯甲酰基、氯苯甲酰基、氟苯甲酰基、三氟甲基苯甲酰基、萘酰基、联苯酰基、甲基苯甲酰基、吡啶酰基、噻吩酰基或呋喃酰基；R7、R8和R9均为芳
基、被一个或多个R
1a
取代的芳基、杂芳基或被一个或多个R
1a
取代的杂芳基；R
1a
为C1～C
10
烷基、卤素、酯基、氰基或酰胺基等；聚合度a、b和c均为2～130中的自然数。
[0010]进一步地，上述芳基的优选结构式如下所示：
[0011][0012]进一步地，上述吸电子基的优选结构式如下所示：
[0013][0014]本专利技术还提供上述多功能聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：将CO2基戊二酸二甲酯类化合物和功能性二醇单体加入反应装置中，于惰性气体保护下，持续搅拌下升温至熔融，保温反应3～12h；再升温至200～240℃，于450～500Pa真空度下反应0.5～3h，继续于40～50Pa真空度下反应直至出现爬杆现象，分离提纯，制得多功能聚酯材料；
[0015]其中，CO2基戊二酸二甲酯类化合物和功能性二醇单体的摩尔比为1:1～3；
[0016]CO2基戊二酸二甲酯类化合物的结构通式如下所示：
[0017][0018]其中，R1为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基或吸电子基；R2为氢、烷基或被一个或多个R
1a
取代的烷基；R3为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基、杂芳基、被一个或多个R
1a
取代的杂芳基或吸电子基；R4为氢、烷基、被一个或多个R
1a
取代的烷基、杂芳基、被一个或多个R
1a
取代的杂芳基、芳基或被一个或多个R
1a
取代的芳基；R5为取代的芳基、杂芳基和烷基中的至少一种；R
1a
为C1～C
10
烷基、卤素、酯基、氰基或酰胺基等。
[0019]需要说明的是，上述爬杆现象即指聚合物熔体的Weissenberg效应(法向应力效应)，也称为包轴现象。
[0020]进一步地，上述芳基的优选结构式如下所示：
[0021][0022]进一步地，上述吸电子基的优选结构式如下所示：
[0023][0024]进一步地，CO2基戊二酸二甲酯类化合物和功能性二醇单体的摩尔比为1:1～1.6。
[0025]进一步地，功能性二醇单体的结构式如下所示：
[0026][0027]进一步地，熔融温度优选为170～190℃。
[0028]进一步地，升温至熔融，保温反应时间优选为5～8h，更优选为6h。
[0029]进一步地，分离提纯的具体过程为：将反应所得产物完全溶解在溶剂中，得产物溶液；然后滴入体积为产物溶液5～7倍的沉淀剂中搅拌，得粉末状产物，过滤出粉末状产物，再于40～60℃的真空干燥箱中干燥12～48h。
[0030]进一步地，溶解产物的溶剂选自体积比为4～6:1～2的三氯甲烷/三氟乙酸组成的混合溶剂或三氯甲烷。
[0031]进一步地，沉淀剂为甲醇、丙酮或乙醚。
[0032]进一步地，为了加快反应速率，本专利技术在反应体系还包括催化剂，催化剂为醋酸锌/三氧化二锑、钛酸四丁酯、醋酸锰、醋酸钴或乙二醇锑。优选醋酸锌/三氧化二锑或钛酸四丁酯；其中，催化剂的用量为反应单体总质量的0.1～0.5wt％。
[0033]本专利技术还提供上述多功能聚酯材料在制备紫外屏蔽剂和/或制备疏水剂和或制备自修复制剂的应用。
[0034]一种自修复制剂，采用上述多功能聚酯材料为主要成分。
[0035]一种紫外屏蔽制剂，采用上述多功能聚酯材料为主要成分。
[0036]一种疏水制剂，采用上述多功能聚酯材料为主要成分。
[0037]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0038]1、本专利技术提供了一种多功能聚酯材料，本专利技术以CO2基戊二酸二甲酯类化合物作为高分子材料单体与功能性二醇单体进行熔融聚合，在该多功能聚酯材料的主链和侧链中引入多个苯环结构，使得聚酯材料分子链间发生π
‑
π相互作用，同时随着链段的相互缠结，π
‑
π相互作用得到进一步增强，从而实现了该聚酯材料面对外界的物理损伤时具有自我修复的功能；本专利技术还将二芳基酮结构和多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能聚酯材料，其特征在于，所述多功能聚酯材料具有以下重复结构单元：其中，R1为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基或吸电子基；R2为氢、烷基或被一个或多个R
1a
取代的烷基；R3为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基、杂芳基、被一个或多个R
1a
取代的杂芳基或吸电子基；R4为氢、烷基、被一个或多个R
1a
取代的烷基、杂芳基、被一个或多个R
1a
取代的杂芳基、芳基或被一个或多个R
1a
取代的芳基；R5为取代的芳基、杂芳基和烷基中的至少一种；R6为甲酰基、乙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、丙酰基、苯甲酰基、苯乙酰基、苯丙酰基、苯丁酰基、苯戊酰基、苯己酰基、溴苯甲酰基、氯苯甲酰基、氟苯甲酰基、三氟甲基苯甲酰基、萘酰基、联苯酰基、甲基苯甲酰基、吡啶酰基、噻吩酰基或呋喃酰基；R7、R8和R9均为芳基、被一个或多个R
1a
取代的芳基、杂芳基或被一个或多个R
1a
取代的杂芳基；R
1a
为C1～C
10
烷基、卤素、酯基、氰基或酰胺基；a、b和c均为2～130中的自然数。2.如权利要求1所述的多功能聚酯材料，其特征在于，所述芳基的结构式如下所示：3.如权利要求1所述的多功能聚酯材料，其特征在于，所述吸电子基的结构式如下所示：
4.权利要求1～3任一项所述的多功能聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将CO2基戊二酸二甲酯类化合物和功能性二醇单体加入反应装置中，于惰性气体保护下，持续搅拌下升温至熔融，保温反应3～12h；再升温至200...

【专利技术属性】
技术研发人员：余达刚，王哲昊，刘毅，廖黎丽，于博，肖汉至，
申请(专利权)人：青岛三力本诺新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：