[發明專利]一種可降解生物基聚酯及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211035578.1
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115322350A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 汪亞雄;趙云川;徐勇
• 申請（專利權）人: 蘇州瀚海新材料有限公司
• 主分類號: C08G63/685
• 分類號: C08G63/685;C08G63/672;C08G63/78;C08L67/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳小龍

本發明涉及一種可降解生物基聚酯及其制備方法和應用，所述可降解生物基聚酯的制備原料包括二元酸和二元醇；所述二元酸包括吡啶二羧酸和/或吡啶二羧酸酯；所述二元醇包括異山梨醇與1,4?丁二醇、1,3?丙二醇或乙二醇中的任意一種或至少兩種的組合。本發明所述的可降解生物基聚酯的玻璃化轉變溫度可調，分子量較高，機械性能優異，而且制備工藝簡單，適用性廣。

技術領域

本發明涉及塑料技術領域，尤其涉及一種可降解生物基聚酯及其制備方法和應用。

背景技術

塑料是一種高分子聚合物，在工農業生產和日常生活的各個領域發揮著極其重要的作用。然而，傳統塑料在使用后不易降解，日積月累，嚴重影響生態環境。

生物降解聚酯可以解決傳統塑料帶來的“白色污染”問題。而且可以做到力學性能、加工性能與傳統塑料相當。PBAT是一種石化基可降解聚酯，以1,4－丁二醇(BDO)、己二酸(AA)、對苯二甲酸(PTA)或對苯二甲酸二醇酯(DMT)為原料制備而成。PBAT具有良好的熱性能和力學性能，主要用于制備薄膜制品，具有透明性好、韌性高、抗沖擊等特點，在包裝領域和農業領域應用廣泛。PBAT在自然環境中通過微生物的代謝，最終可以被轉化成二氧化碳和水，是目前研究活躍和市場應用最好的降解材料之一。

吡啶二羧酸(PDCA)是一種生物基單體，可以從自然界中獲取，以蘇打木質素為原料生產。PDCA的吡啶環與PTA的苯環結構相似(PDCA的吡啶環結構中的C-C鍵長通過現代物理方法測得為139pm，介于C-N單鍵(147pm)和C＝N雙鍵(128pm)之間，并且鍵角約為120°，每個原子具有垂直于環平面的p軌道，并且每個p軌道具有電子。這些p軌道的側面重疊以形成閉合的大π鍵。π電子數為6，符合4n+2規則。因此，PDCA的吡啶環與PTA的苯環結構相似)。因此推斷以PDCA替代PTA，可以制備生物基生物降解聚酯，是一種低碳方案。

CN 112142963A中，公布了一種可生物降解高分子量聚酯合成方法及用途，其公開的聚酯以2,6-吡啶二羧酸和二羥基化合物為原料，采用熔融聚合法合成系列可生物降解高分子量聚酯，其公開的聚酯，重均分子量Mw值為210，000-280，000Da，分子量分布Mw/Mn值寬達3.0-4.9。其公開的高分子量聚酯可用作醫用材料手術縫合線的主體組分，亦可用作柔性可折疊的曲面顯示面板基材。但是，其聚酯的玻璃化轉變溫度低，抗沖擊與耐磨能力弱，限制了其應用場景。

Nhung T.H.Doan等人的“Direct Polyesterification of Pyridine-2,6-Dicarboxylic Acid and Poly(ethylene glycol)using Picryl Chloride asCondensing Agent”中，使用2,6-PDCA、聚乙二醇為原料，以吡啶氯為催化劑，吡啶作為溶劑，合成的高分子量聚酯，得到Mn為1500-35000，T_g為-44℃～-30℃的吡啶二羧酸酯。但是其公開的方法合成步驟繁瑣，反應時間長(50h)，需要使用溶劑，工業生產難度大，且產品的玻璃化轉變溫度低，限制了其應用場景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可降解生物基聚酯及其制備方法和應用，所述可降解生物基聚酯的玻璃化轉變溫度可調，分子量較高，機械性能優異，而且制備工藝簡單，適用性廣。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種可降解生物基聚酯，所述可降解生物基聚酯的制備原料包括二元酸和二元醇；

所述二元酸包括吡啶二羧酸和/或吡啶二羧酸酯；

所述二元醇包括異山梨醇與1,4-丁二醇、1,3-丙二醇或乙二醇中的任意一種或至少兩種的組合，其中典型但非限制性的組合包括：異山梨醇和1,4-丁二醇的組合，異山梨醇和1,3-丙二醇的組合，異山梨醇和乙二醇的組合，1,4-丁二醇、異山梨醇、1,3-丙二醇和乙二醇的組合等。