[發明專利]可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物

有效

• 申請號: 201110226196.2
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102344556A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 王國利;張英偉;原偉偉;馮清正
• 申請（專利權）人: 北京旭陽化工技術研究院有限公司
• 主分類號: C08G63/183
• 分類號: C08G63/183;C08G63/20;C08G63/685;C08G63/78
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 朱梅;劉曄

技術領域

本發明涉及一種可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物及其制備方法。

背景技術

可生物降解材料由于其環境友好和生物醫藥用途而受到學術界和工業界的廣泛關注，可在一定程度上緩解由傳統聚合物材料引起的“白色污染”問題。一般而言，可生物降解材料在生理環境下通過大分子鏈斷裂成更小的單元，形成單一、穩定的終端產物。其中，降解可在有氧或厭氧的微生物、生物活化過程(如：酶反應)、水解反應等環境下進行。脂肪族聚酯作為最重要的可生物降解材料受到人們的廣泛關注，其主要應用于農業、包裝、纖維及生物醫藥等領域。聚丁二酸丁二酯(PBS)由于其優異的綜合性能及良好的工業化前景成為脂肪族聚酯中發展最快的品種之一。PBS一般通過脂肪族二元醇與二元酸的縮聚反應制得。與其它脂肪族聚酯相比，PBS不僅具有較高的熔點，還具有高的玻璃化轉變溫度、拉伸強度及硬度。目前被認為是最有希望實現工業化和商品化的可生物降解高分子材料之一。

到目前為止，脂肪族聚酯特別是PBS還沒有得到廣泛的推廣應用，除了其價格遠遠高于傳統的聚烯烴材料外，主要還與其本身的結構與性能存在缺陷有很大的關系。與其它芳香族聚酯材料相比，脂肪族聚酯的明顯不足是其熔體粘度低和熔體強度差，這主要是由于縮聚反應后期容易發生脫羧、環化等副反應，不易得到高分子量聚酯，這限制其在薄膜及發泡制品領域的應用。即使可以制得薄膜制品，由于聚酯本身分子鏈結構的影響，聚酯薄膜也存在橫向拉伸強度低及易撕裂等缺點。此外，脂肪族聚酯的穩定性差也是影響其應用的一個因素。為此，有關聚酯的縮聚催化劑和擴鏈劑的研究和應用是近年來的研究熱點，因為縮聚催化劑和擴鏈劑是提高脂肪族聚酯分子量的兩個關鍵因素。人們將一種以TiO₂和SiO₂的共聚混合氧化物引入到脂肪族聚酯反應中(Seidel?U，Eckert?T，Chem.Fibers?Int，1999，49，27)，該催化劑具有高的反應活性，可縮短聚合時間，但其制備的產品存在色相發黃的問題，從而影響產品的外觀。人們還通過添加擴鏈劑的方法提高脂肪族聚酯的分子量(Zhao?J.B，Li?K.Y，Yang?W.T，J?Appl?Polym?Sci，2007，106，590)，結果表明，通過加入擴鏈劑可提高脂肪族聚酯的分子量，但該方法存在工藝復雜、環境不友好等缺點，從而限制了其在食品包裝等領域的應用范圍。

在聚合物主鏈上引入支鏈，通過控制支化度和支鏈長度來調控材料的聚集態結構，可以達到改善材料物理機械性能的目的。與線性聚合物相比，支化聚合物具有不同的物理化學特性。長支化可提高聚合物的熔體強度和熔體粘度，并具有應力增稠效應，這有助于材料在吹膜過程中的工藝穩定性或在制備泡沫材料過程中的泡孔均一性。而短支化可以提高薄膜的抗撕裂強度和改善其透明性。在結晶性脂肪族聚酯中特別是PBS引入支鏈有望提高脂肪族聚酯的熔體強度和熔體粘度，還可以改善脂肪族聚酯薄膜制品的抗撕裂強度。除此之外，脂肪族聚酯的穩定性差也是影響其應用的一個因素，即該類脂肪族聚酯易老化，一般聚酯制品放置一段時間，會發生熱氧化降解或水解反應，這會導致其分子量下降，從而影響聚酯制品的應用。而已經得到廣泛應用的芳香族聚酯具有熱穩定性好、力學性能優異、價格低廉等優點，但由于其主鏈上苯環的存在，位阻效應大，即使鏈上含有酯鍵也無法水解，而且極耐微生物的侵蝕，可生物降解性差。在脂肪族聚酯主鏈或支鏈上引入適當的芳香族單元有望提高脂肪族聚酯的穩定性。綜上所述，結合脂肪族聚酯優異的生物降解性和芳香族聚酯優異的力學性能、熱性能及穩定性，可以解決脂肪族聚酯存在熔體強度差、熔體粘度低、穩定性差的問題；同時再結合支化脂肪族聚酯具有的改進物理機械性能的優點，可以解決脂肪族聚酯薄膜制品存在橫向拉伸強度低和易撕裂的問題。

發明內容

發明目的

為了解決脂肪族聚酯存在熔體強度差、熔體粘度低、穩定性差、薄膜制品橫向拉伸強度低和易撕裂的問題，本發明的一個目的是提供一種可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物。

本發明的另一個目的是提供本發明的可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物的制備方法。

技術方案