[发明专利]一种可生物降解脂肪族聚酯/芳香族聚酯多嵌段共聚物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可生物降解脂肪族聚酯/芳香族聚酯多嵌段共聚物及其制备方法与应用。

背景技术

石油基塑料由于其优异的性能，被广泛地应用于生产生活的各个方面，但由于其在环境中不可降解，长期使用普通塑料，导致了严重的“白色污染”问题。要从根本上解决“白色污染”，只有研究与开发可生物降解材料。与其它的可生物降解材料相比，目前脂肪族聚酯在价格上最具有竞争力的可生物降解材料。但是至今为止脂肪族聚酯一直没有得到广泛的应用。这主要是由于其价格远高于普通的聚烯烃材料，另一方面是由于其力学性能也不够好。

相比之下，传统的芳香族聚酯是一类价格低廉，且具有优异耐热性能和力学性能的材料。因此，长期以来，很多研究致力于引入芳香族的聚酯链段来提高脂肪族聚酯力学性能和耐热性能。巴斯夫公司的专利US6458858和EP1183303公开了一种脂肪族/结晶性芳香族共聚酯，并已经将其工业化生产。但是结晶性芳香族聚酯的引入会使共聚酯的生物降解性能严重下降。这是因为聚合物的生物降解性能由其化学结构和结晶度所决定，特别是熔点在200℃以上的芳香族聚合物，几乎不可生物降解。而且引入结晶性的芳香族聚酯对脂肪族聚酯冲击强度的提高极其有限。专利CN1796435报道了引入刚性的马来海松酸酐共聚改性PBS的方法，该共聚物具有较好的断裂伸长率和弯曲强度，但是其冲击强度的提高很有限。

1，2-丙二醇为最常见的二元醇，具有生物相容性好、无毒等优点。由于生物柴油的发展，大量的甘油副产物的利用是迫切需要解决的问题，通过选择性加氢技术，可获得低成本的1，2-丙二醇，为研制低成本的聚酯创造了有利条件。1，2-丙二醇分子中由于存在着侧甲基，分子本身结构不对称等特点，其所制备聚酯一般为非晶态。在结晶性脂肪族聚酯中引入刚性的非晶性1，2-丙二醇基聚酯链段有望在不大幅度降低脂肪族聚酯的生物降解性能的同时大幅度提高脂肪族聚酯的力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种可生物降解脂肪族聚酯/芳香族聚酯多嵌段共聚物及其制备方法。

本发明所提供的可生物降解脂肪族聚酯/芳香族聚酯多嵌段共聚物，是由A链段和B链段构成的AB型多嵌段共聚物；其数均分子量为5,000-500,000，分子量分布为1～5；A链段占整个多嵌段共聚物链段的摩尔百分数为5～95％，B链段占整个多嵌段共聚物链段的摩尔百分数为5～95％；

其中，所述A链段和B链段均为羟基封端的聚酯预聚物；

所述A链段的数均分子量为500～50,000，优选1,000～20,000，由C2-C12的脂肪族二元酸或其酯、酰氯、酸酐与C2-C 12的脂肪族二元醇反应制备得到；所述B链段的数均分子量为500～10,000，优选500～8,000，由1，2-丙二醇与C8-C14的芳香族的或脂环族的二元酸或其酯、酰氯、酸酐反应制备得到。

上述可生物降解脂肪族聚酯/芳香族聚酯多嵌段共聚物中的A链段中，C2-C 12的脂肪族二元酸或其酯、酰氯、酸酐为草酸、草酸二甲酯、丙二酸、丙二酸二甲酯、琥珀酸、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二酰氯、琥珀酸酐、戊二酸、戊二酸二甲酯、己二酸、己二酸二甲酯、己二酸二酰氯、辛二酸、辛二酸二甲酯、癸二酸、癸二酸二甲酯、十二碳二酸和十二碳二酸二甲酯中的任意一种或其任意比例的混合物，优选草酸、草酸二甲酯、琥珀酸、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二酰氯、琥珀酸酐、己二酸和己二酸二甲酯中的任意一种或其任意比例的混合物；C2-C12的脂肪族二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，10-癸二醇、1，4-环己烷二甲醇、一缩乙二醇和二缩三乙二醇中的任意一种或其任意比例的混合物，优选乙二醇、1，4-丁二醇和1，4-环己烷二甲醇中的任意一种或其任意比例的混合物。该链段为羟基封端的结晶性的脂肪族聚酯预聚物。

B链段中，1，2-丙二醇为R-1，2-丙二醇、S-1，2-丙二醇或消旋的1，2-丙二醇以及它们任意比例的混合物；C8-C14的芳香族或脂环族的二元酯或其酸、酰氯、酸酐为对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二酰氯、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二酰氯、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、环己二酸、环己二酸二甲酯、2，6-萘二酸，2，6-萘二酸二甲酯、联苯二甲酸和联苯二甲酸二甲酯中的任意一种或其任意比例的混合物，优选为对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、环己二酸和环己二酸二甲酯中的任意一种或其任意比例的混合物。该链段为羟基封端的刚性的非晶性芳香族或脂环族的聚酯预聚物。