[發明專利]一種二氧化碳基聚碳酸酯聚酯共聚物及其制備方法

在審

• 申請號: 202010224709.5
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111286011A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 謝東;張照易;陳遙;吳力立;張超燦
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08G63/64
• 分類號: C08G63/64;C08G63/84;C08G63/82
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 官群

本發明涉及一種二氧化碳基聚碳酸酯聚酯共聚物及其制備方法，本發明采用催化劑催化二氧化碳、環氧化合物、側基含有雙鍵/酯基官能團的環氧化合物、交酯類單體共聚合，制備得到側基含有雙鍵和/或酯基官能團的二氧化碳基聚碳酸酯聚酯共聚物(FAPC?PEs)，其數均分子量為6000?100000，分子量分布為1.1?1.5，共聚物中聚碳酸酯APC鏈段的摩爾百分含量為40?80％，共聚物中側基所含雙鍵和酯基官能團的摩爾百分總含量為15?40％，經親水改性后得到的羧酸銨基官能化二氧化碳基聚碳酸酯聚酯共聚物具有良好的親水性和水分散性，用途廣泛。

技術領域

本發明涉及高分子技術領域，具體涉及一種二氧化碳基聚碳酸酯聚酯共聚物及其制備方法。

背景技術

隨著工業的發展，二氧化碳(CO₂)氣體的過量排放引起“溫室效應”、石油、煤炭資源的枯竭迫切需要開發新的可再生資源、一次性包裝材料的大量使用造成“白色污染”，這些問題逐漸引起全球環境科學家和化學工作者的廣泛關注。利用廉價而充足的二氧化碳資源與環氧丙烷共聚合制備聚丙撐碳酸酯PPC，被認為是潛在利用CO₂最有效的途徑。因為PPC不僅具有較好的力學強度、韌性、良好的生物相容性，還有優良的阻隔氧氣和水的性能，有望在一次性醫藥和食品包裝材料等方面得到廣泛的應用，且該聚合物經使用后不僅可以光降解，還是一種全生物降解塑料，可降解放出二氧化碳，從而緩解資源和環境的巨大壓力。然而，PPC鏈段上無剛性基團而主鏈顯示出柔順性，從而導致其玻璃化轉變溫度(38℃)和熱降解溫度(200℃)較低。同時， PPC親水性較差，作為生物降解材料使用時，相比聚酯類生物降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)、聚丁二酸丁二酯PBS等，降解周期更長，這些都限制了它們的應用。聚乳酸(PLA)的原料來源于玉米、馬鈴薯、甘蔗等可再生生物質資源，來源廣泛，且其具有優異的生物相容性，降解速度快，體內降解產物為二氧化碳和水，在醫療和組織工程領域已被公認為是最有前途的生物可降解高分子材料。但聚乳酸作為生物降解材料使用時存在脆性較大、親水性較差、且體內降解產物呈酸性容易導致患者發生非感染性炎癥等而使其應用受到一定限制。

已有文獻采用PPC與PLA共混來改進復合產品的力學性能和生物降解性，拓寬產品的使用范圍，物理共混的方法存在界面性能不穩定，生物相容性差等缺點。目前已有文獻報道二氧化碳、環氧丙烷、丙交酯三元共聚合反應制得三元共聚物PPCLA，與PPC相比，顯著地提高了PPC的力學性能、降解性能和熱穩定性，但三元共聚物PPCLA相比PPC(或PLA)，親水性并沒有得到顯著提高，難以應用于要求良好親水性和水解性能的場合，如藥物緩釋載體、可降解的體內植入材料等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種側基含有雙鍵和/或酯基官能團的二氧化碳基聚碳酸酯聚酯，基于其改性得到的親水性二氧化碳基聚碳酸酯聚酯及其制備方法。

本發明的目的之一在于提供一種側基含有雙鍵和/或酯基官能團的二氧化碳基聚碳酸酯聚酯共聚物，其為二氧化碳與環氧化合物、側基含有雙鍵/ 酯基官能團的環氧化合物及交酯類單體的共聚物，所述共聚物數均分子量為 6000-100000，分子量分布為1.1-1.5，共聚物中聚碳酸酯(APC)鏈段的摩爾百分含量為40-80％，共聚物中側基所含雙鍵和酯基官能團的摩爾百分總含量為15-40％。共聚物側基中雙鍵/酯基的存在使聚碳酸酯聚酯共聚物具有較好的化學可修飾性，拓寬其應用范圍。

按上述方案，所述環氧化合物為環氧丙烷或環氧環己烷。

按上述方案，所述側基含有雙鍵/酯基官能團的環氧化合物為烯丙基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、3,4-環氧丁酸叔丁酯、2,3-環氧丙酸鄰硝基芐基酯、1,4-環己二烯-1,2-環氧化物、1,2-環氧-4-乙烯基環己烷、檸檬烯環氧化物、3,4-環己烯環氧化物-1-羧酸叔丁酯中的一種或幾種。

按上述方案，所述丙交酯類單體為外消旋丙交酯或乙交酯。