[发明专利]一种改性聚丁二酸乙二醇酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丁二酸乙二醇酯的增韧改性方法，以及由该方法制得的改性聚丁二酸乙二醇酯。

背景技术

近年来，脂肪族聚酯已成为生物降解塑料中一个十分重要的组成部分，如聚羟基丁酸酯（PHB）、聚乳酸（PLA）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。其中，聚丁二酸酯系列由于具有熔点较高、热稳定性好、综合性能优良等性能，受到了诸多研究者的青睐，现已成为工业化生产的一种主要脂肪族聚酯。据报道，PBS在2006年的市场需求量是2.68万吨，到2010年就已达到10.18万吨。预计到2015年能达到33.93万吨，年均增长率可达到28.9%。现在日本PBS的消费量已占可生物降解聚合物的1/3，主要用于农林水产、土木资材、包装袋、垃圾袋等。

聚丁二酸乙二醇酯（PES）作为PBS的同系物，和PBS一样，在可生物降解脂肪族聚酯中间，属于具有较好力学性能和耐热性的一类，而且同PBS相比，生物降解性能较好，价格更低廉，还可做到完全生物基，不消耗石油资源。

目前关于PES的报道还不多，也还没有商业化产品，这可能跟其本身的性能指标还达不到制备一种单一制品的性能要求有关。但是，由于PES的价格低廉，成本远远低于现已商品化的生物降解塑料（如聚乳酸、PBS等），因此，如果加强对PES的后续产品的研发，如对耐热、耐水、力学性能等方面进行有效的改进，使其性能可以与传统塑料相比，是使其大规模市场化的关键。PES的缺点主要是硬而脆、韧性较差，这极大限制了其应用，以至于现在还没有工业化产品。CN101628972A公开了一种聚丁二酸乙二醇酯的制备方法，采用溶液聚合制得聚酯预聚体，再加入二异氰酸酯、二元酰氯或二元酸酐扩链，以制备出数均分子量在55,000-81,000之间的聚丁二酸乙二醇酯。但是并没有对PES的改性进行研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决聚丁二酸乙二醇酯硬而脆、韧性较差的问题，提供一种聚丁二酸乙二醇酯的增韧改性方法以及由该方法制备的改性聚丁二酸乙二醇酯。

本发明提供了一种聚丁二酸乙二醇酯的增韧改性方法，该方法包括将脂肪族聚酯与超支化聚合物接触反应，所述脂肪族聚酯含有聚丁二酸乙二醇酯，所述超支化聚合物为2,2-二羟甲基丙酸与具有至少三个醇羟基的多元醇的缩聚产物。

本发明还提供了一种聚丁二酸乙二醇酯的增韧改性方法，该方法包括：将丁二酸和乙二醇进行缩聚反应，然后将得到缩聚反应产物与超支化聚合物接触反应，所述超支化聚合物为2,2-二羟甲基丙酸与具有至少三个醇羟基的多元醇的缩聚产物。

本发明还提供了由上述方法制备的改性聚丁二酸乙二醇酯。

在本发明提供的所述聚丁二酸乙二醇酯的增韧改性方法中，通过使所述超支化聚合物与聚丁二酸乙二醇酯发生反应，以将所述超支化聚合物共价连接到聚丁二酸乙二醇酯中，从而将超支化聚合物的性能特点结合到聚丁二酸乙二醇酯中，使得如此制备的改性聚丁二酸乙二醇酯具有显著改善的韧性，具体地，表现出显著提高的拉伸强度和断裂伸长率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）与三羟甲基丙烷（TMP）发生缩聚反应制备超支化聚合物的过程。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，所述聚丁二酸乙二醇酯的增韧改性方法包括将脂肪族聚酯与超支化聚合物接触反应，所述脂肪族聚酯含有聚丁二酸乙二醇酯，所述超支化聚合物为2,2-二羟甲基丙酸与具有至少三个醇羟基的多元醇的缩聚产物。

在本发明中，将所述脂肪族聚酯与所述超支化聚合物接触反应的目的是为了将超支化聚合物通过共价键的形式与聚丁二酸乙二醇酯连接。因此，所述脂肪族聚酯与所述超支化聚合物的接触反应过程可以根据常规的方法实施，只要能够使聚丁二酸乙二醇酯与所述超支化聚合物发生反应，使得二者通过共价键连接在一起即可。在一种较优选的实施方式中，将所述脂肪族聚酯与所述超支化聚合物接触反应的过程包括：将所述脂肪族聚酯加热至熔融，然后将熔融的脂肪族聚酯与所述超支化聚合物接触反应。熔融温度可以为120-200℃，优选为140-180℃，进一步优选为150-170℃。在上述优选实施方式中，整个反应过程中无需使用溶剂，因而无需回收溶剂，同时也降低了最终产品受到污染的风险。