[发明专利]一种高分子量脂肪族聚酯酰胺的制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子量脂肪族聚酯酰胺的制备方法，属于高分子材料制备领域。本发明先将二元醇、二元胺和氨基烷基醇分别与酸酐反应，得到的反应产物混合后与高沸点二元醇、催化剂和热稳定剂进行酯化反应，除去酯化反应产生的水后再进行缩聚反应，最后进行扩链反应得到高分子量的脂肪族聚酯酰胺。本发明中二元醇、二元胺和氨基烷基醇与酸酐反应活性高、反应温度低，避免了直接酯化时低沸点的反应原料被反应产生的水带出反应釜而导致反应原料配比发生变化；酯化阶段使用高沸点二元醇，且进行回流反应，也可保证反应原料配比的稳定。该方法适用于规模制备高分子量的脂肪族聚酯酰胺，该方法操作简单、环境友好、避免原料浪费、设备要求低。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备领域，尤其涉及一种高分子量脂肪族聚酯酰胺的制备方法。

背景技术

脂肪族聚酯很容易生物降解，研究较为成熟，主要有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物等，它们在药物控制释放体系、骨折内骨固定装置、生物降解材料及制品中获得了深入的研究和应用。然而脂肪族二元酸二元醇聚酯一般熔点较低，机械强度不够高，限制了其更大规模的应用。相对比，聚酰胺如尼龙6、尼龙66等工程塑料，具有优异的机械性能，但不具有生物降解性。近年来，有研究者利用化学方法在聚酯分子链中引入了适量的能够形成分子间氢键的酰胺链段以提高强度，发现它们也具有生物降解性，从而合成了一类新型的可生物降解高分子材料—聚酯酰胺(PEA)及其共聚物。目前，基于脂肪族聚酯酰胺共聚物具有无毒及可降解性，已成为生物降解材料新的一员，引起了环境学家和化学研究者的强烈关注。并已有文献报道这类共聚物结合了聚己内酯优秀的生物降解性和聚酰胺巨大的机械强度而应用于塑料包装，农业及医疗等领域。

聚酯酰胺的制备方法主要包括开环聚合法和缩合聚合法。其中开环聚合需要特殊的单体，因此缩合聚合法是最常用和最便捷的制备聚酯酰胺的方法。缩合聚合法又通常分为两个步骤：酯化反应和缩聚反应。由于聚酯酰胺的制备过程中反应单体通常是一起加入到反应釜中的，因此直接缩合聚合法存在以下缺陷：(1)酯化过程中会产生水，需要不断的馏出反应釜，在这个过程中一些低沸点的二元醇和二元胺也会伴随水一起被馏出反应釜，导致体系中反应原料配比发生变化，而且馏出原料需要增加设备以便这些原料的回收利用；(2)通常直接缩合聚合法时羟基和氨基的摩尔量之和过量于羧酸的摩尔量，这样会导致不易得到高分子量的聚酯酰胺产品；(3)反应单体一起加入到反应釜中，但是氨基和羟基的反应活性不同，而氨基和羟基又有部分被馏出反应釜，因此得到聚酯酰胺产物与设计聚酯酰胺的结构不一致，尤其是含羟基与氨基的原料较多时，可能导致某些原料根本没参与反应。

因此，如何提供一种反应速率高、避免原料浪费、易控制的高分子量脂肪族聚酯酰胺的制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对直接缩合聚合制备聚酯酰胺时，低沸点的原料易与酯化产生的水一起馏出反应釜，羟基和氨基的摩尔量之和过量于羧酸的摩尔量，导致不易得到高分子量的聚酯酰胺产品，以及氨基和羟基的反应活性不同易导致得到聚酯酰胺产物与设计聚酯酰胺的结构不一致等缺陷，提供一种反应速率高、避免原料浪费、易控制的高分子量脂肪族聚酯酰胺的制备方法。

具体地，本发明先将二元醇、二元胺和氨基烷基醇分别与酸酐反应，得到的反应产物混合后与高沸点二元醇、催化剂和热稳定剂进行酯化反应，除去酯化反应产生的水后再进行缩聚反应，最后进行扩链反应得到高分子量的脂肪族聚酯酰胺。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高分子量脂肪族聚酯酰胺的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)在氮气保护下，将二元醇与酸酐a搅拌回流反应，得到组分A；二元胺与酸酐b搅拌回流反应，得到组分B；氨基烷基醇与酸酐c搅拌回流反应，得到组分C；

(2)在氮气保护下，将步骤(1)所得的A、B、C三组分加入反应釜中，随后加入高沸点二元醇、催化剂和热稳定剂，搅拌回流进行酯化反应；