[发明专利]一种多嵌段共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于嵌段共聚酯及其制备方法技术领域。

背景技术

由于传统塑料材料的广泛使用，塑料污染问题日趋严峻。脂肪族聚酯作为一类环 境友好可生物降解材料，受到了人们的青睐。但由于高分子量脂肪族聚酯难于采用常 规方法制备，且其力学性能与热稳定性较差，严重制约了脂肪族聚酯的应用。因此， 为了拓展脂肪族聚酯的应用范围，需提高脂肪族聚酯的分子量，并对脂肪族聚酯进行 改性。

与其它单体或聚合物共聚是改善脂肪族聚酯性能的常用方法之一。如Amin Cao等 (Amin Cao，Takashi Okamura，Kazuo Nakayama，Yoshio Inoue，Takashi Masuda.Polym Degrad Stab 2002(78)：107～117)采用直接聚合法合成了较高分子量的聚丁二酸乙二醇 酯/聚丁二酸丁二醇酯共聚物。然而该共聚物为无规共聚物，其结晶性能受到了严重的 影响，使得共聚物熔点比其相应均聚物降低了很多，尤其当丁二酸乙二醇酯组分的含 量达50％左右的时候，共聚物的熔点降至56℃，这无疑会影响共聚材料的应用范围。 又如专利CN 1434067A公开了采用有机硅氮烷化合物作为扩链剂来合成聚酯共聚物， 其具体做法是先将二元醇与二元酸进行缩聚反应制备分子量为1000～2000g/mol的端羟 基预聚物，然后用有机硅氮烷化合物作为扩链剂进行扩链反应，制备了共聚酯，然而 由于有机硅氮烷活性较低，扩链效率较差，制备的共聚酯分子量较低。此外，该方法 要求的扩链反应时间长，且反应有氨气生成，会造成大气污染。

相对于脂肪族聚酯而言，芳香族聚酯具有更好的热性能和力学性能，但芳香族聚 酯的降解性能差。为了改善芳香族聚酯的生物降解性，人们在芳香族聚酯中引入了脂 肪族成分，如BASF公司研发的Ecoflex系列脂肪族-芳香族共聚酯，就是在引入脂肪 族聚酯链段后，使芳香族共聚酯的生物降解性得到了很大的改善，且共聚物的力学性 能优异。但该共聚物因也是无规共聚物，熔点也比较低，大约为120℃，相对于均聚的 芳香族聚酯的熔点(大于200℃)来说降低了很多。

众所周知，相对于无规共聚物而言，嵌段共聚物的结晶性能，熔点以及力学性能 均更好。烯烃类嵌段共聚物的合成方法比较多又较为成熟，但是聚酯类嵌段共聚物及 其制备方法则并不完善，文献报道最多的方法为酯交换法，即采用两种高分子量的聚 酯在催化剂与高温下发生酯交换反应。虽然该方法能够制备嵌段共聚酯，但仍然存在 以下一些缺陷，首先，酯交换反应的程度难以控制，尤其是当酯交换程度太大时甚至 得到的是无规共聚酯，因此该方法重现性较差；其次，在较高温度下反应，聚酯的热 降解明显，因此会降低聚酯的分子量，进而降低了其力学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的首要目的是设计提供一种高熔点、高特性黏数且 力学性能优异的多嵌段共聚酯。

本发明的另一目的是提供制备上述可多嵌段共聚酯的方法。

本发明设计提供的多嵌段共聚酯，其结构通式为：

或

式中，R表示二异氰酸酯的烃基部分，x、a、b均为2～10的整数，y、c为0～8的整数， 且x＝b时，y≠c，y＝c时，x≠b，j、k、n均为大于5的整数，该多嵌段共聚酯的特 性黏数为0.7～4.7dL/g，熔点为70～240℃，拉伸强度为10～67MPa，断裂伸长率为 20～1100％。

本发明提供的制备上述的多嵌段共聚酯的方法，该方法是先将预聚物I与预聚物 II在惰性气体保护下升温熔融并搅拌均匀，然后加入二异氰酸酯，在90～270℃熔融反 应5分钟～10小时即可，优选在150～270℃熔融反应5分钟～5小时，其中预聚物I与 预聚物II按重量比计为1～10∶1～10，二异氰酸酯用量按预聚物I与预聚物II总重量计为 0.5～10％，或将预聚物I、预聚物II与二异氰酸酯预混均匀后，在惰性气体保护下于 70～270℃经挤出机反应挤出造粒或直接制成产品，原料在挤出机内的停留时间为1～30 分钟，其中预聚物I与预聚物II按重量比计为1～10∶1～10，二异氰酸酯用量按预聚物I 与预聚物II总重量计为0.5～10％。

上述方法中所用的预聚物I为端羟基脂肪族聚酯，其结构式为：