[發明專利]一種生物可降解聚酯及其制備方法

在審

• 申請號: 201210269766.0
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103570925A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（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: C08G63/58
• 分類號: C08G63/58;C08L67/06;B32B27/06;B32B27/36;C09D167/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 彭茜茜

技術領域

本發明屬于材料合成制備領域，具體涉及一種新型生物可降解共聚酯及其制備方法。

背景技術

在人們的日常生產和生活中，會產生很多的廢棄物，當前處理這些廢棄物的主要方法是填埋。這些未經適當處理就送到填埋場的市政固體廢物和廢物流中的非降解材料(很大一部分是塑料)不斷增加，使得可用的填埋場數量大幅減少，廢物處理成本增加，雖然有些廢棄物可以重復再利用，但效果很不理想，而且回收再利用的成本過高，大部分還是直接填埋自然降解，造成了很嚴重的環境問題。

因而，就需要一種可直接被環境，如微生物等降解的塑料，這些塑料尤其適用于一次性的快速消費品中，當這些塑料使用完成后可在自然界微生物如細菌、霉菌及藻類作用下分解成小分子化合物，這些小分子化合物又可被植物利用，從而形成了封閉的綠色循環，實現人類生產生活與自然的和諧相處。

目前研究最多的生物可降解塑料是脂肪族聚酯，它在堆肥條件下可被自然界的微生物經過數月分解成水和CO₂等物質，再次參與到植物的光合作用。此外它優良的生物相容性、聚合物和降解產物無毒等優點也使其日益受到關注。然而這類聚酯較差的力學性能，較低的熔點和玻璃化轉變溫度(通常分別低于65℃和-30℃)，難以滿足實際應用中對材料性能等各方面的要求，只被應用在極少數場合。為了充分發揮脂肪族聚酯的生物降解性并實現大規模應用，各國的科研工作者進行了很多研究工作。其中，比較成功的例子是將脂肪族聚酯和芳香族聚酯進行共聚，由此得到的這種脂肪/芳香共聚酯結合了脂肪族聚酯的可生物降解性和芳香族聚酯優異的機械及加工性能，因此在生物可降解領域中脫穎而出。目前這種由二元羧酸和二元醇制備的生物可降解脂肪/芳香族共聚酯已經產業化并且可商購。BASF專利CN95196874公開了它的產品Ecoflex的制備過程：將己二酸、對苯二甲酸和1,4-丁二醇共聚得到己二酸-對苯二甲酸共聚酯。杜邦專利CN200480022043公開了它的共聚酯的制備過程：利用芳族二元酸、脂族二元酸、聚(亞烷基醚)二醇和二醇共聚得到脂族-芳族聚醚酯。這些共聚酯很好的結合了芳香族聚酯的力學性能和脂肪族聚酯的生物降解性能，但是他們所用的原料皆來自石化資源。

化學工業的發展高度依賴于石化資源，目前全世界使用的大多數化學品都直接或者間接來自于石油化工。而石油作為一種不可再生資源，隨著不斷的開采和提煉，地球上存儲的資源越來越少，尤其是近年來，石油等資源的日益緊缺和石油消耗量的持續攀升給石化資源造成了很大的沖擊。因而發展一種可替代石油的資源，就成為整個世界和全人類面臨的需要迫切解決的問題之一。豐富的生物質資源被認為是未來化工原料的主要出路，而且隨著科學技術的不斷發展和成熟，越來越多的化學品都可以通過生物質資源來獲得。

其中，2,5-呋喃二甲酸可從植物中提取，原材料來源豐富，可以減少對石化等資源的使用。(Binder?J.B.,Raines?R.T..《從木質素生物質到燃料和化學品用的呋喃類化合物的簡單化學轉變》Simple?chemical?transformation?of?lignocellulosic?biomass?into?furans?for?fuels?and?chemicals.(美國化學會期刊)J.Am.Chem.Soc.,2009,131,1979-1985.)目前已經廣泛的應用在醫藥中間體，只是用量較少。由于2,5-呋喃二甲酸具有與對苯二甲酸相似的性質，將其用于聚合過程是其最重要的潛在利用價值，利用它合成聚酯、聚酰胺和聚氨酯已有文獻報導。(Alessandro?G.,Mohamed?N.B..《聚合物化學中的呋喃類化合物》Furans?in?polymer?chemi?stry.高分子科學進展Prog.Polym.Sci.,1997,22,1203-1379.)藍丹等人以2,5-呋喃二甲酸與乙二醇為原料通過酯化和縮聚過程得到聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯。(藍丹等，聚2，5-呋喃二甲酸乙二酯的合成與表征，工程塑料應用，2011，39，17-19。)YIOCHI等人在JP2010254827A中公開了利用2,5-呋喃二甲酸與脂肪族二元醇，聚(亞烷基醚)二醇共聚制備聚醚酯。