[發明專利]一種兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制備方法

在審

• 申請號: 202310053900.1
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN116082613A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 姚超;左士祥;劉文杰;李霞章;吳鳳芹;王燦;王亮;桂豪冠;高丙瑩
• 申請（專利權）人: 江蘇納歐新材料有限公司
• 主分類號: C08G63/692
• 分類號: C08G63/692;C08G63/64;C08G63/78
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發明為聚酯材料合成技術領域，具體涉及一種兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制備方法。本發明以衣康酸為原料，在氣體O₃氧化反應下合成環氧化合物單體，然后通過CO₂的開環加成反應、醇和酸的酯化?縮聚反應制備出一種兼具阻燃和增塑功能的交聯型生物可降解共聚酯材料。本發明選用含磷羥基酸參與共聚反應，聚碳酸酯分子鏈與含磷脂肪族聚酯分子鏈之間以化學鍵的形式鍵合成交聯網絡結構，不僅提高了共聚酯材料的相容性、力學性能和耐熱性能，還提高了共聚酯材料的生物可降解性能，磷羥基酸共聚可提高交聯共聚酯的韌性，使得共聚酯分子鏈上含有磷?碳鍵，使得制備的共聚酯具有阻燃性能，從而拓展了其應用范圍。

技術領域

本發明屬于高分子材料合成技術領域，具體涉及一種兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制備方法。

背景技術

目前，生物可降解脂肪族聚酯材料(如：聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等)已被廣泛用于產品包裝、農用薄膜、餐具制作和醫用材料等領域。然而，脂肪族聚酯往往存在力學性能差，注塑成型加工性和耐熱性也難以滿足各種用途的要求。為此，通常加入磷酸酯、石油酯、聚酯等增韌劑共混改性來解決這一問題。然而，由于增塑劑分子結構差異容易導致相分離現象，相容性變差等問題。中國專利(專利號：ZL201910510635.9)提出了一種含PBSM增韌劑的PBS復合材料及其制備方法。首先采用丁二酸，丁二醇，異戊二醇為原料，通過酯化-縮聚反應制備出與PBS分子鏈結構相近的PBSM聚酯增塑劑；然后將PBS與PBSM熔融共混制得所述復合材料。該技術在一定程度上改善了聚酯的相容性，然而兩種樹脂分子鏈間無化學鍵生成，聚酯力學性能和耐熱性能改善并不明顯。

發明內容

針對背景技術所存在的問題，本發明提供一種兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制備方法。

本發明采用的技術方案包括如下特征步驟：

1、將衣康酸加入到聚酯反應釜中，一邊攪拌，一邊通入氮氣排出反應釜中的空氣，然后加入催化劑同時緩慢通入臭氧氣體(O₃)，其中：催化劑與衣康酸質量之比為0.002～0.008:1，臭氧和衣康酸摩爾數之比為1～2:1；然后迅速升溫至體系溫度為40℃～60℃進行氧化反應，當臭氧氣體通入完畢后，冷卻至室溫停止反應，即制得一種衣康酸環氧化單體；

步驟1所述的催化劑為鈦系催化劑，制備方法同中國發明專利(專利號：ZL201910994074.4)或中國發明專利(專利號：ZL201910947191.5)中的一種；

2、向步驟1所得的含催化劑的產物中連續充入CO₂至體系壓力為4.5～5.5MPa并保持體系壓力不變，然后加入羥基膦酸和丁二醇，其中羥基膦酸與衣康酸摩爾比0.5～2.0:1，丁二醇與衣康酸摩爾數之比為3.0～5.0:1；在快速攪拌的條件下將體系升溫至140℃～160℃進行開環加成反應和酯化反應，以第一滴酯化水餾出時作為酯化反應計時的零點，在此溫度下反應1～2小時，當餾出水明顯很少時，即完成反應；

步驟2中羥基膦酸為羥基亞乙基二膦酸或2-羥基膦酸基乙酸中的一種；其分子式如下：

(羥基亞乙基二膦酸，HEDP)

(2-羥基膦酸基乙酸，HPAA)

3、將體系抽真空并保持真空狀態，真空度為50～100Pa；然后將體系升溫至180℃～200℃時進行縮聚反應，當反應產物的特性粘度(在25℃下用烏氏粘度計測定)為1.0～1.5dL·g^-1時開始出料，將反應產物通過冷水冷卻后切成聚酯切片，即制得一種兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯。

本發明的有益效果：