[發明專利]一種自染色催化合成可降解聚酯材料的方法

在審

• 申請號: 201711294989.1
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108164688A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 許泳行;林麗苗;李忠;劉金文;吳靜姝;張敏;苗磊
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C08G63/08
• 分類號: C08G63/08;C08G63/83;C08G63/82;C08G63/64;C08G64/30;C08G64/20
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張燕玲;楊曉松

本發明屬于高分子材料領域，公開了一種自染色催化合成可降解聚酯材料的制備方法。該方法主要以席夫堿金屬配合物同時作為催化劑和染色劑，一步法自染色催化合成可降解聚酯材料。本發明將席夫堿金屬配合物應用于交酯類單體、內酯類單體、環狀碳酸酯類單體的均聚或共聚反應，制備所得聚合物分子量為8,000～150,000，單體的轉化率可達100％。該合成工藝可調控所制得的聚合物的顏色為白色、黃色、紅色、褐色、或黑色等，無需后續染色工藝。本發明原料成本低廉、利用率高，合成工藝簡單，為聚交酯、聚內酯、聚碳酸酯等可降解聚酯材料的推廣應用開拓了新的途徑。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種自染色催化合成可降解聚酯材料的制備方法。

背景技術

隨著工業經濟的高速發展，石油資源的過度使用和環境污染等問題已逐漸凸顯。其中不可降解的石油基塑料制品(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)的大量使用已造成嚴重的“白色污染”。這些塑料廢棄物在覆蓋我們的土地，阻礙了植物的生長，懸浮于湖泊表面，造成魚類的缺氧死亡。在我國生活垃圾的主要處理方式是填埋，其中石油基塑料制品的降解時間約為200年，這對我們人類生存環境非常不利。針對以上問題，開發具有生物可降解、生物相容性的生物基塑料代替傳統塑料顯得極為迫切。聚丙交酯、聚乙交酯、聚己內酯、聚丁內酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚碳酸亞乙酯等可降解聚酯材料的生產使用，比相應的石油基纖維可減少20-50％的化石燃料資源，并且具有良好的機械性能、熱性能以及生物可降解和生物相容性。

傳統的聚合物染色工藝是通過添加無機顏料或有機顏料，從而實現對材料的著色。添加這些著色劑對聚合物材料的各項性能造成影響，同時為了達到著色效果要求著色劑比較要均勻分散，這增加生產的工藝步驟，提高成本，而且往往會帶來環保問題。為了簡化工藝、提高效率，我們以自帶顏色的席夫堿金屬配合物為催化劑和染色劑，一步法合成具有相應顏色的可降解聚酯材料。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足之處，本發明的目的在于提供一種自染色催化合成可降解聚酯材料的方法，該方法一步法實現聚合物的合成與著色，過程簡單、成本低廉，且所制得產物的熱性能、機械性能和著色效果等均優于現有的合成工藝和染色工藝，為聚交酯、聚內酯、聚碳酸酯等可降解聚酯材料的推廣應用開拓了新的途徑。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種自染色催化合成可降解聚酯材料的方法，該方法是以席夫堿金屬配合物作為催化劑和染色劑，將酯類單體通過均聚或共聚反應一步法自染色催化合成可降解聚酯材料；所述酯類單體為交酯類單體、內酯類單體、環狀碳酸酯類單體中的一種以上；所得聚酯材料的分子量為8,000～150,000，單體的轉化率達100％。

所述席夫堿金屬配合物的金屬中心元素為鋅、鐵、鎂、鋁。席夫堿配體和金屬鹽在室溫下攪拌反應即可得到席夫堿金屬配合物，且產物的顏色只需要通過更換金屬鹽的種類(鋅鹽、鐵鹽、鎂鹽、或鋁鹽)即可改變。

所述交酯類單體優選為丙交酯和乙交酯中的一種或兩種，所述內酯類單體優選為丁內酯和己內酯中的一種或兩種，所述環狀碳酸酯類單體優選為三亞甲基碳酸酯和碳酸亞乙酯的一種或兩種。

若反應時投入一種單體則為均聚反應，若反應時投入多種單體則為共聚反應。

上述自染色催化合成可降解聚酯材料的方法，具體包括以下步驟：將酯類單體和席夫堿金屬配合物投入反應器中，先抽真空，再充入氮氣保護，然后發生聚合反應，從而得到聚酯材料。

所述聚合反應的溫度為80～110℃，優選85℃；反應時間為5～30小時，優選12小時。

所得聚酯材料的分子量為8,000～150,000，單體的轉化率達100％。

所得聚酯材料為聚丙交酯、聚乙交酯、聚己內酯、聚丁內酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚碳酸亞乙酯，或者它們的共聚物，其顏色為白色、黃色、紅色、褐色或黑色。