[發(fā)明專利]一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610266043.3
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN107312165B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季君暉;謝文廣;許穎;楊冰;王小威;王格俠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C08G63/183
• 分類號: C08G63/183;C08G63/78
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎;趙曉丹

本發(fā)明公開一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體，該熱塑性聚酯彈性體包括含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的線性芳香族共聚酯和帶有側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的脂肪族共聚酯；本發(fā)明還公開了一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體的制備方法；本發(fā)明的帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體通過引入不同長度的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，對其性能進行調(diào)節(jié)，使熱塑性聚酯彈性體具有可降解的性能；本發(fā)明的帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體斷裂伸長率可達1900％，該熱塑性聚酯彈性體在40℃模擬堆肥環(huán)境中8周以后降解率可達到85％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚酯彈性體領(lǐng)域。更具體地，涉及一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體及其制備方法。

背景技術(shù)

彈性體泛指在去除外力后能恢復(fù)其大幅度形變的材料，橡膠是人類最早使用，也是應(yīng)用最廣泛的彈性體。目前，我國是世界上第一大橡膠消耗國和第一大橡膠進口國，全國每年產(chǎn)生的廢輪胎大約1.4億條。由于橡膠本身的熱固性特點，造成了其一次加工和難以再生的短板。隨后自20世紀40年代隨著Bayer公司首次制備聚氨酯(PU)以來，人們發(fā)現(xiàn)熱塑性彈性體(TPE)由于可多次加工的便利性，可在多個場合很好的替代橡膠使用，因而得到了迅速的發(fā)展。

熱塑性彈性體分子鏈主要由兩種不同性質(zhì)的嵌段構(gòu)成，一種為硬嵌段，一種為軟嵌段，軟段形成連續(xù)相，賦予聚合物以彈性，硬段的結(jié)晶作用則起到物理交聯(lián)點的作用。受熱時，這種交聯(lián)點消失，冷卻后重新恢復(fù)，表現(xiàn)為熱塑性。這種結(jié)構(gòu)使其區(qū)別于橡膠，可以在生產(chǎn)中多次熔融加工使用。早期國內(nèi)談到彈性體多指熱塑性彈性體，包括最初的聚氨酯，以及后來Philips公司制備的的SBS嵌段共聚物，聚烯烴類等。作為最早商用的熱塑性彈性體，聚氨酯在生活，工業(yè)，服裝額行業(yè)應(yīng)用廣泛，且發(fā)展出了多種多樣的品種。另外SBS嵌段共聚物，聚烯烴類彈性體以其原料來源豐富，制備工藝成熟，性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，已經(jīng)成為了占據(jù)市場的主要種類。據(jù)報道，2015年全球熱塑性彈性體消耗量將達到560萬噸。

與傳統(tǒng)橡膠相比，雖然熱塑性彈性體擁有一定的多次加工和重復(fù)利用性，能部分緩解橡膠過度使用帶來的黑色污染。但是，上述幾種彈性體在使用廢棄后都無法降解，無法根本上解決環(huán)境問題。在這一大背景下，尋求環(huán)境友好型可降解彈性體成為了近年來人們研究的趨勢。為此，我們在線性可降解聚酯的基礎(chǔ)上，通過分子設(shè)計引入不同長度的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，調(diào)整鏈段結(jié)晶性能，控制微晶結(jié)構(gòu)，對普通的聚酯鏈段賦予軟段、硬段兩種不同的功能，成功地將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w，制備了可降解熱塑性聚酯彈性體來解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體的制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體。該熱塑性聚酯彈性體是一種生物可降解的彈性體。

所述帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體包括作為硬段的含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的線性芳香族共聚酯和作為軟段的帶有側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的脂肪族共聚酯，該聚酯彈性體具有如下結(jié)構(gòu)：

其中，R₁和R₂分別為不超過三個碳的烷基或不存在，R₃、R₄和R₅分別為不超過九個碳的烷基；m、n為聚合度，m≥1，n≥1。

該熱塑性聚酯彈性體的分子量為10000～300000，熔點為120～260℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-60～10℃。

本發(fā)明還提供一種帶側(cè)鏈的可降解熱塑性聚酯彈性體的制備方法，它包括如下步驟：

1)氮氣保護下，將催化劑加入到芳香族二酸、帶側(cè)鏈的脂肪族二酸和脂肪族二元醇的混合料中，于150～300℃進行酯化反應(yīng)1-6h，得中間產(chǎn)物；