[发明专利]一种桥链结构生物基聚酯、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种桥链结构的生物基聚酯、制备方法及其应用，所述方法包括：将香草醛、丁香醛和5‑羟甲基糠醛中的一种与二氯二甲基硅烷先偶联，然后催化氧化得到含桥链结构二元酸单体，与脂肪族二元醇及催化剂，置于160~180℃及氮气保护下进行酯化反应，得到预聚体；停止通氮气，升高温度至220~240℃，开启真空泵将压力降到20Pa以下，进行缩聚反应，得到聚合物；在所述聚合物中加入足量氯仿直到所述聚合物溶解过程完成，得到清液，将所述清液滴入醇类溶剂中，生产白色沉淀物，离心分离，得到白色固体，将所述白色固体醇洗、过滤、滤渣干燥，得到一种含桥链结构生物基聚酯。本发明具有反应过程绿色环保、聚酯收率高、聚酯材料热稳定性和降解性能好等特点。

技术领域

本发明属于有机高分子合成领域，具体涉及一种可生物降解聚酯、制备方法及其应用。

技术背景

2007年12月31日，国务院办公厅发布《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》。这份被称为“限塑令”的通知要求，从2008年6月1日起，在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫米的塑料购物袋，所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所一律不得免费提供塑料购物袋。据中国塑料再生利用专业委员会统计，在“限塑令”施行之初的2008年，中国每天对塑料袋的使用量就高达30亿个，其中仅用于买菜的塑料袋就达10亿个。十年之后，买菜大量使用免费塑料袋等问题仍在继续，而快递、外卖等新业态的发展也给中国的环境治理之路带来了新的困扰。根据媒体此前披露的数据，2016年，仅快递业塑料袋使用量就高达147亿个。

塑料产品的诞生确实给人们的生产生活带来了极大的便利，但同时也带来了系列能源和环境问题。这些塑料产品大多是有机高分子聚合物，主要包括以下四大类，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。这些塑料产品主要采用石油化工下游产品为原料，具有不可再生性，另外这些塑料难以被自然环境中的空气、水、光、微生物等降解，在环境中长期堆积会形成严重的白色污染。

外卖和快递使用的这些塑料餐盒、塑料袋和气泡袋，基本上都是不可降解的塑料制品，不仅让限塑令沦为一纸空文，也给环境带来巨大负担和伤害。大量外卖餐盒等，只要消费者愿意花钱购买，根本不受限塑令的限制。对消费者来说，外卖、网购消费模式和习惯已经形成，减少塑料制品使用量绝非一日之功。降低外卖、快递行业不断增长的塑料垃圾的可行办法，或许只能从源头入手，研发兼具有传统塑料优良性能且在自然环境中又易降解的塑料。

脂肪族聚酯以其良好的降解性成为生物降解材料中最有潜力发展的高分子。它包括聚羟基脂肪酸酯，聚己内酯、聚乳酸以及由脂肪二元酸、脂肪二元醇制成的脂肪族聚酯等。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是以1,4-丁二酸和1,4-丁二醇为原料聚合而成的脂肪族聚酯。PBS聚酯材料具有良好的热塑性，易加工性能，并且在环境中可被微生物降解利用，是一种具有很高发展前景的高分子材料，目前PBS已广泛应用于生活生产、医药、农业等领域。尽管PBS有着诸多优点，但是在实际应用中PBS本身也存在一些缺陷，如熔体强度低，不能用流延、吹塑等工艺进行成型加工，这使其在工业上的应用受到限制。

脂肪族-芳香族共聚酯是以芳香族二元酸(或其酯化物)、脂肪族二元酸(或其酯化物)为酸性单体，与单组分或多组分脂肪族二元醇进行缩聚而成，制备的脂肪族-芳香族共聚酯结合了脂肪族聚酯的生物降解性和芳香族聚酯优异的物理力学性能。

CN104479120A公开了一种含聚醚侧链的生物降解脂肪族-芳香族共聚酯，该共聚酯的制备需要分别合成芳香族聚酯单元、线性芳香族聚酯单元和含聚醚侧链脂肪族聚酯单元三种预聚物，工艺流程复杂，对生产设备的要求较高，不利于工业化生产。同时该方法所制得的系列共聚酯熔点不超过145℃，并且其力学性能和加工性能也较差，这也限制了其使用范围。CN103842403A采用1,4-丁二醇、己二酸和对苯二甲酸为原料，钛酸四丁酯为催化剂，磷酸三苯酯为热稳定剂反应制得共聚物树脂。该方法具有反应活性较强，收率高等优点。但是后续性能测试结果表明系列树脂的熔点均小于125℃，从而限制了其在生产生活中的应用。