[發(fā)明專利]一種生物可降解聚酯及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110183321.6
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102850533A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 趙冬云;楊桂生
• 申請（專利權）人: 上海杰事杰新材料（集團）股份有限公司
• 主分類號: C08G63/16
• 分類號: C08G63/16;C08G63/78
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種生物可降解聚酯及其制備方法。

背景技術

隨著科技的進步和人類社會的迅速發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活水平有了很大的提升，同時對地球這顆人類賴以生存的星球所產(chǎn)生的影響也是日益嚴重，遠遠超出了地球的自我修復能力。其中，最為明顯的是PE塑料造成的白色污染，這些塑料使用完被丟棄后，在自然環(huán)境中即使幾十年都不會發(fā)生變化，越來越多的PE塑料廢棄物的堆積已逐漸發(fā)展成為對生物環(huán)境的重大污染，傾倒于海洋中的廢棄塑料對魚類資源及船舶航運造成危害，埋于地下的廢棄塑料阻礙雨水滲漏及農田水土保持。因此減少PE塑料的日常使用，發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)，改用生物可降解塑料是人類自救以及防止毀滅的有效途徑。

生物降解塑料，顧名思義，是指使用完成后，可以被微生物等生物體降解的塑料。它的來源可以是可再生的高分子材料，也可以是不可再生的石化資源，但它使用完成后，必須是生物可降解的。其中來自可再生高分子材料的生物降解塑料有淀粉、纖維素、聚乳酸等。來自石化資源的生物降解塑料有脂肪族聚酯、脂肪族/芳香族共聚酯等(陳壽等，低碳生物塑料，2011，24，2-3。)。在這些生物可降解塑料中，可用來替代PE塑料的主要是脂肪族聚酯，如聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)等(孫杰等，可降解高分子量聚丁二酸己二醇酯的合成與表征，合成材料老化與應用，2006，35，13-16。)。這類聚酯可以通過吹膜等加工過程，得到可替代PE塑料膜的生物可降解薄膜。但是其加工性能很差，而且得到的膜橫向強度很低，如果加入少量多官能團單體得到長支鏈的聚酯產(chǎn)品后，其加工性能有了明顯改善，但是力學性能又有了顯著下降。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種生物可降解聚酯，所得聚酯具有優(yōu)異的吹膜等加工性能、生物降解性能和力學性能，特別適用于制備高強度、透明性好、超薄生物可降解薄膜。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述生物可降解聚酯的制備方法，該方法采用新型的聚合單體，與脂肪族二元酸、伯羥基脂肪族二元醇共聚，明顯改善原有脂肪族聚酯的加工性能，同時又很好的保持了其優(yōu)異的力學性能和生物降解性能。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供了一種生物可降解聚酯，該生物可降解聚酯具有如下的重復結構單元：

其中：

R₁為

R₂為

R₃為

R₄為

n＝1～1000，m＝1～1000，o＝0～11，p＝2～13，q＝0～11，r＝0～10。

R₁和R₃可相同，也可不同。

本發(fā)明還提供了一種上述生物可降解聚酯的制備方法，該方法包括以下步驟：將單體a、單體b、單體c及第一催化劑，加入到裝有攪拌裝置和冷凝裝置的燒瓶中，抽真空、充氮氣除去反應裝置中的氧氣，保證酯交換和/或酯化反應在氮氣條件下進行，加熱至反應混合物完全熔化/溶解成均相體系后，控制反應溫度為170～230℃，在攪拌、冷凝條件下進行反應，直至酯交換及酯化反應的副產(chǎn)物達到理論計算量的92％以上(理論計算量為單體a摩爾量的兩倍)；

加入第二催化劑，在240～280℃下抽真空至小于500Pa，攪拌0.5～6h，停止反應，得到生物可降解聚酯；

其中：單體a選自脂肪族二元酸、脂肪族二元酯或它們的混合物；單體b為伯羥基脂肪族二元醇；單體c為帶有支鏈的仲羥基脂肪族二元醇；單體c與單體b的質量比為0.01∶1～1∶4；單體a與單體b和單體c的總量的質量比為1∶1～1∶3；第一催化劑或第二催化劑占單體a、單體b和單體c總量的重量分數(shù)為0.001％～0.5％，優(yōu)選0.005％～0.3％；

其中：所述的第一催化劑和第二催化劑為對酯交換和/或酯化具有催化作用的常規(guī)催化劑，如基于下述元素：Ti、Ge、Zn、Fe、Mn、Co、Zr、Mg、Sb、Sn、V、Ir、La、Ce、Li或Ga的金屬化合物。

所述的脂肪族二元酸選自C₂～C₁₃的直鏈脂肪族二元酸或C₅～C₁₀的環(huán)狀脂環(huán)族二元酸；進一步選自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、1，2-環(huán)己烷二甲酸或1，4-環(huán)己烷二甲酸中的一種或幾種的混合物；優(yōu)選丁二酸或己二酸。