[发明专利]一种长链支化可降解聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及可降解聚酯领域，公开了一种长链支化可降解聚酯及其制备方法。该聚酯由以下单体缩聚而成：a）芳香族二元酸及其衍生物；b）碳原子数少于10个的直链脂肪族二元酸及其衍生物；c）碳原子数少于6个的直链脂肪族二元醇；d）多元有机酸及其衍生物。本发明的聚酯中通过引入多元有机酸及其衍生物，构建了长支链分子结构，能在确保熔体强度和耐热性能的同时，提高聚酯的可降解性能。

技术领域

本发明涉及可降解聚酯领域，尤其涉及一种长链支化可降解聚酯及其制备方法。

背景技术

自1953年美国杜邦公司工业化生产聚酯以来，聚酯因其优异的性能和低廉的价格获得了广泛的应用。目前，常见的聚酯废弃物处理方式有填埋、焚烧和回收利用。填埋的方式简单，但聚酯完全降解甚至长达450年；焚烧简单快速，但会对环境造成严重的污染；回收利用的方式，可物理回收再利用的聚酯种类有限，化学回收工艺复杂、成本高。因而，亟需在聚酯的改性和回收利用等方面出发，解决目前的聚酯环境污染问题。生物降解材料是一类可由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的材料。目前的生物降解聚酯主要有聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯(PBST)、聚己二酸丁二醇酯(PES)和聚对苯二甲酸丁二酸己二醇酯(PBAT)等。

但是，目前改善芳香族聚酯生物降解性能的常用方法是引入脂肪族聚酯链段(例如公开号为CN101016373的中国专利文献)，但这种方法存在以下问题：聚酯的生物降解性能与耐热性和强度等使用性能是一对矛盾体，尤其是在脂肪芳香共聚酯中。通常而言，当芳香族组分含量高于60％时，共聚酯不可生物降解。随着共聚酯中脂肪族含量的增加，生物降解性提高，但共聚酯的耐热性(玻璃化转变温度、熔点)、可加工性等均随之下降。因此，可生物降解聚酯开发的关键在于平衡好使用性能与降解性能之间的关系。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种长链支化可降解聚酯及其制备方法。该聚酯中通过引入多元有机酸及其衍生物，能在确保熔体强度和耐热性能的同时，提高聚酯的可降解性能。

本发明的具体技术方案为：

一种长链支化可降解聚酯，由以下单体缩聚而成：

a)芳香族二元酸及其衍生物；

b)碳原子数少于10个的直链脂肪族二元酸及其衍生物；

c)碳原子数少于6个的直链脂肪族二元醇；

d)多元有机酸及其衍生物。

本发明通过在聚酯合成的过程中引入多元有机酸单体，能提高聚酯的支化程度，兼顾聚酯的可降解性能、加工性能和耐热性，具体机制如下：一方面，支化程度的提高能够增加聚酯中的端羧基含量，由于羧基对酯键水解具有催化作用，因而能够提高聚酯的可降解性能；另一方面，通过构建长支链分子结构，能够提高聚酯的熔体强度，有利于后续纺丝、拉膜、吹塑和挤出等加工过程的进行，同时，也有助于提高聚酯的交联程度，进而提高其耐热性能。

作为优选，所述多元有机酸及其衍生物的摩尔量为单体中所有有机酸总摩尔量的0.2～2％。

作为优选，所述芳香族二元酸及其衍生物与直链脂肪族二元酸及其衍生物的摩尔比为0:1～10:1。

作为优选，所述直链脂肪族二元醇与所有单体中羰基官能团的摩尔比为1.02～1.5:1。

作为优选，所述芳香族二元酸及其衍生物为对苯二甲酸和/或对苯二甲酸二烷基酯中的一种或多种。

作为优选，所述直链脂肪二羧酸及其衍生物为直连脂肪二羧酸、直连脂肪二羧酸的二烷基酯和直连脂肪二酸酐中的一种或多种。

作为优选，所述直链脂肪族二元醇为乙二醇，1,3-丙二醇，1,4-丁二醇，1,5-戊二醇和1,6-己二醇中的一种或多种。