[发明专利]可生物降解的脂族－芳族共聚聚酯

说明书

本发明涉及由脂族酸、至少一种多官能芳族酸和至少一种二醇获得的可生物降解的脂族-芳族聚酯(AAPE)，所述脂族酸的至少50％是壬二酸，以及所述聚酯与其它天然来源或合成来源的可生物降解的聚合物的混合物。

由二羧酸和二醇获得的可生物降解的脂族-芳族聚酯在文献中是已知的并且可商购。聚酯链中芳族组分的存在对获得具有足够高的熔点和可接受的结晶速率的聚合物是重要的。

虽然这类聚酯目前是可商购的，但是链中芳族酸的量通常低于49％，原因在于在所述阙值之上该聚酯的生物降解百分率显著地减小。据文献报道(Muller等人，Angew.Chem.，Int.，Ed.(1999)，38，pp.1438-1441)聚亚丁基己二酸酯-共-对苯二甲酸酯类型的对苯二甲酸酯的摩尔分数为42mol％的共聚物在十二个星期后完全地生物降解形成堆肥，而含对苯二甲酸酯的摩尔分数为51mol％的产品显示小于40％的生物降解百分率。这一不同的行为归因于形成了较高数目的长度大于或等于3的对苯二甲酸丁二醇酯序列，这些序列较不易生物降解。然而，如果有可能维持适合的生物降解性能，链中芳族酸的百分率增加是合乎需要的，因为这将引起聚酯熔点的增加，重要机械性能(如极限强度和弹性模量)的增加或至少维持，并且还将引起聚酯结晶速率的增加，从而改进其工业的可加工性。

目前可商购的可生物降解的脂族-芳族聚酯的另一个缺陷由以下事实表示：构成它们的单体来自不可再生的来源，从而保持了与此类聚酯的制备相关的显著环境影响，尽管它们可生物降解。它们比LDPE和HDPE具有多得多的能量含量，尤其是在己二酸存在时。另一方面，使用植物来源的单体将有助于减少CO₂在大气中的排放，和减少使用衍生自不可再生资源的单体。

美国专利4,966,959公开了某些共聚聚酯，其包含60-75mol％对苯二甲酸、25-40mol％脂族或脂环族羧酸、和二醇组分。此类聚酯的特性粘度(inherent viscosity)为大约0.4-大约0.6，使得该聚酯可用作粘合剂但不适合用于许多其它应用。

美国专利4,398,022公开了包含对苯二甲酸和1，12-十二烷二酸和二醇组分的共聚聚酯，该二醇组分包括1，4-环己烷二甲醇。酸组分可以任选地包括通常用于制备聚酯的一种或多种酸，但是实施例表明为了让该聚酯具有所需的熔体强度1，12-十二烷二酸必须存在。

美国专利5,559,171公开了纤维素酯和脂族-芳族共聚聚酯的二元共混物。此类共混物的AAPE组分包含衍生自C₂-C₁₄脂族二酸的结构部分，和衍生自芳族酸的结构部分，前一结构部分在共聚物中可以占30-95mol％，后一结构部分在共聚物中可以占70-5mol％。这一文献中公开的某些AAPE不要求共混并且可用于薄膜应用。它们包含衍生自C₂-C₁₀脂族二酸的结构部分，和衍生自芳族酸的结构部分，前一结构部分在共聚物中可以占95-35mol％，后一结构部分在共聚物中可以占5-65mol％。

DE-A-195 08 737公开了包含对苯二甲酸、脂族二酸和二醇组分的可生物降解的AAPE。此类AAPE的重均分子量Mw总是非常低(最大51000g/mol)，以致它们的工业实用性受到限制。

因此，本发明的总体目的是公开改进的AAPE和包含它们的共混物。

事实上，本发明涉及可生物降解的脂族/芳族共聚聚酯(AAPE)，其包含：

A)包含以下重复单元的酸组分：

1)53-64mol％，优选54-60mol％芳族羧酸；

2)47-36％，优选46-40％脂族酸，所述脂族酸的至少50％是壬二酸；

B)选自C₃、C₄和C₆二醇的二醇组分；

所述AAPE根据标准ISO 20200在90天内分解，并具有：

-小于1.22g/cc的密度；

-40,000-140,000的数均分子量Mn；

-0.8-1.5的特性粘度；

-高于100MPa的弹性模量。

对于本发明目的的“多官能芳族酸”是指苯二甲酸型芳族二羧基化合物和它们的酯，优选对苯二甲酸。

相对于二羧酸的总摩尔含量，根据本发明权利要求的可生物降解的聚酯中芳族二羧酸的含量优选为54mol％-60mol％。