[发明专利]一种生物基可降解聚酯树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种生物基可降解聚酯树脂及其制备方法，并将该生物基可降解聚酯树脂应用于生物基可降解口香糖胶基。本发明采用安全无毒且来源于可再生的生物基小分子二元酸、生物基小分子二元醇缩聚而成，合成玻璃化转变温度为15～45℃的生物基可降解聚酯，其可以提供优异的弹性和塑性，并具有很高的降解速率，可作为降解型口香糖胶基树脂，既可以保证很好的口香糖本身的性能，同时具备生物基可降解的特性。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种生物基可降解聚酯树脂及其制备方法以及该生物基可降解聚酯树脂在生物基可降解口香糖胶基中的应用。

背景技术

口香糖作为一种咀嚼糖果，历史悠久，功能强大。口香糖主要分为可溶于水的食品添加剂和不溶于水的胶基，进入口腔咀嚼后，食品添加剂等被溶解，不能被人体吸收的残留的称之为胶基。胶基是决定口香糖性能的物质，主要由弹性体和树脂组成，在酯树胶等的作用下赋予口香糖胶基以适度粘弹性和硬度，使其具有良好的口感和更持久的咀嚼时间。残留的胶基会形成口香糖污染，不仅难以清理，而且粘附细菌，危害健康。随着人类越来越重视环境问题，可回收、可再生、可降解的口香糖是该行业的重要发展趋势。

胶基一般由弹性体、树脂、可塑剂、乳化剂等组成。弹性体主要是从天然橡胶和合成橡胶中选择，合成橡胶主要有丁基橡胶、丁苯橡胶、EVA共聚物、聚异丁烯等。传统口香糖的树脂包括合成树脂(如聚醋酸乙烯酯、萜烯树脂等)和天然树脂(如酯树胶、氢化松香甘油酯、氢化松香甲酯)，主要为口香糖提供优异的塑性和耐咀嚼性。树脂主要选用聚醋酸乙烯酯(PVAc)，聚合度一般选用200～800之间，树脂在胶基中一般占有较大比重，其在环境中的不可降解性极大地造成了口香糖的不可降解。

口香糖的降解本质上是依靠胶基的降解，受温度、水、光、酶、微生物等因素影响，主要以水解和酶解等化学降解为主，最终生成水、二氧化碳等对人体无毒无害的成分。

目前国内外关于可生物降解的口香糖主要分为以下三类：

(1)采用粮食这种可食用、可降解的天然材料制作可被吸收的口香糖。中国专利CN1739798A介绍了一种具有养颜美容瘦身减肥功能而且可生物降解的口香糖，主要采用玉米粉为原料制备天然胶基，并添加了能实现养颜美容功能的丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸及山梨糖醇等和可以实现瘦身减肥功能的山楂脂肪酶、γ－亚麻酸、木糖醇及羹藤酸等。中国专利CN105558245A以小麦面粉和食用小苏打为主要原料制作胶基，再添加食用明胶以及山梨糖醇、柠檬黄、薄荷粉和麝香草酚等辅料制备可降解口香糖。虽然这种口香糖可降解，但其咀嚼性能跟传统口香糖相比较差。

(2)将胶基中组分中的填料(通常是碳酸钙或滑石粉)换成一种可以通过光催化完成降解的物质，来制备可光催化降解的口香糖。中国专利CN1820622A将口香糖中的填料全部或部分用光活性填料替代，使用锐钛矿改性的二氧化钛作为光活性填料，在紫外光照射下利用光催化作用诱发有机分子的分解并由此促进口香糖胶基中的弹性体和聚合物降解。但由于光活性填料应用范围较窄，故这类口香糖很少有报道。

(3)用聚酯改性口香糖胶基以促进口香糖降解，即将胶基中的弹性体替换成可生物降解的聚合物，制备可生物降解的口香糖。中国专利CN1622758A介绍了一种可生物降解聚酯弹性体作为胶基制备的口香糖，该弹性体通过两种或者多种环酯单体间的开环聚合制备而成，玻璃化转变温度为-20℃到-80℃。美国专利US2006240143Al则介绍了另一种口香糖，该口香糖的胶基中至少包含一种环酯单体(如丙交酯、乙交酯、己内酯等)开环聚合制备的可生物降解聚酯弹性体。中国专利CN 1547436A采用环酯开环聚合制备的可生物降解共聚物完全替代口香糖胶基中的聚醋酸乙烯酯，可以解决聚醋酸乙烯酯难以降解的缺点；但是通过此种方法难以合成可降解的弹性体。该类口香糖的可生物降解性主要是由丙交酯、乙交酯等环酯单体合成的聚合物来实现的，由于这些聚合物的结构和性能可通过合成条件的控制进行调节，因此，其最大的优点是易于实现口香糖各种性能的调控；只是，这类聚合物的弹性和韧性需要适当加强，其种类也有待进一步扩大。