[发明专利]一种低羧基含量、多支链结构的生物降解脂肪-芳香共聚酯及其制备方法和用途

说明书

本申请实施例提供一种低羧基含量、多支链结构的生物降解脂肪‑芳香共聚酯及其制备方法和用途，涉及高分子材料技术领域。聚合单体包含：选自C2~C36的脂肪二元酸及其衍生物的至少一种；选自C6~C20的芳香二元酸及其衍生物和杂环二元酸及其衍生物的至少一种；选自C2~C20的二元醇的至少一种；选自多元醇、多元有机酸及其衍生物的至少一种；选自常压下沸点≥200℃的有机单酸的至少一种；由上述聚合单体混合后经酯化或者酯交换和缩聚反应而制得，其羧基含量≤15mmol/kg，重均分子量≥100,000；生产成本低，产品具有良好的生物降解性、耐老化性能，优良的力学性能和加工性能，能够用于制备各种生物降解制品。

技术领域

本申请涉及高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种低羧基含量、多支链结构的生物降解脂肪-芳香共聚酯及其制备方法和用途。

背景技术

二十世纪以来，人类合成了多种多样的高分子合成材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、苯乙烯树脂(ABS)、聚苯乙烯、聚酯等，这些材料的出现极大的方便了人们的生活，但是也因为这些材料废弃后在环境中长时间不能降解，带来“白色污染”问题，破坏了地球的生态环境。

聚酯类高分子材料的分子主链中存在酯键，与自然界中广泛存在的酯键(如脂肪、油脂等)具有相似性，被认为是生物降解材料的重要发展方向。目前已经形成了包括聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯(PBST)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸(PHAs)、脂肪族聚碳酸酯(PPC)等多品种的生物降解材料。其中，以生物降解聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)和生物降解聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯(PBST)为代表的生物降解脂肪-芳香共聚酯以其与低密度聚乙烯类似的力学性能，用于替代不可降解的低密度聚乙烯，大量被用于制备生物降解的购物袋、垃圾袋、快递袋、包装材料、淋涂制品、农用薄膜、个人护理用品等。

但是，以生物降解PBS、PBAT、PBST为代表的脂肪族聚酯或者脂肪-芳香共聚酯分子中的酯键易被水分子攻击，材料易水解、易老化。特别是，当材料的羧基含量比较高时，因羧基的催化作用，水解速度更快，材料更易老化，严重限制了材料的应用。因此，羧基含量高低成为影响脂肪族聚酯、脂肪-芳香共聚酯质量好坏的关键指标。

为了降低脂肪族聚酯或者脂肪-芳香共聚酯中羧基含量对制品使用寿命的影响，有些在制品配方中添加碳化二亚胺类抗水解剂，通过碳化二亚胺与羧基反应，以此来消除或者减少羧基，延长制品的使用寿命。如中国专利申请CN201710009630.9“一种水稻种植用全生物降解地膜及其生产方法”中使用聚碳化二亚胺作为抗水解剂来解决地膜耐水解性问题；中国专利申请CN 107266876A“一种功能性生物降解地膜及其制备方法与应用”中使用采用单体型碳化亚胺和聚合型碳化亚胺作为抗水解剂。另外，中国专利申请CN103467713A“低羧基生物降解聚酯及其生产方法”为获得低羧基含量的生物降解聚酯，使用缩水甘油醚、缩水甘油酯、环氧大豆油等环氧类化合物作为羧基清除剂，同时加入胺类螯合剂来控制催化剂的活性，降低缩聚后期的副反应，从而控制最终产品的羧基含量。

相对脂肪-芳香共聚酯的主要原料二元酸和二元醇而言，无论是碳化二亚胺类化合物还是缩水甘油醚类环氧化合物都属于价格昂贵的助剂，因此上述制备方法增加了原料成本、制造成本以及制备过程的复杂程度。另外，上述方法也会带来一些副作用，如助剂残留、产品黄变、产生气味等问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种低羧基含量、多支链结构的生物降解脂肪-芳香共聚酯及其制备方法和用途，生产成本低，产品具有多支链结构、较低羧基含量的特点，具有良好的生物降解性、耐老化性能，优良的力学性能和加工性能，能够用于制备各种生物降解制品，特别是用于制备薄膜制品时，赋予制品良好的耐撕裂性能和较长的货架期，保证了生物降解制品的使用安全。

第一方面，本申请实施例提供了一种低羧基含量、多支链结构的生物降解脂肪-芳香共聚酯，生物降解脂肪-芳香共聚酯的聚合单体包含：