[发明专利]生物可降解的聚酯共聚物树脂的制备方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求在2011年9月2日提交的韩国专利申请号2011-0089132的优先权及其利益，且通过参考它的全文将其公开的内容并入本文。

技术领域

本发明涉及一种在机械性能上改善的脂肪族-芳香族聚酯共聚物的制备方法以及包括其的生物可降解树脂。

背景技术

生物可降解树脂是不会带来环境污染的作为新材料而开发的合成树脂，其通过自然界中的微生物，例如，细菌、藻类及霉菌被降解为水和二氧化碳或者水和甲烷气体。

与纤维素系聚合物和淀粉一起广泛使用的生物可降解树脂是从诸如聚乳酸(PLA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯琥珀酸酯(polyethylene succinate，PES)、聚己内酯(PCL)等的脂肪族聚酯来制备。

这些脂肪族聚酯树脂具有卓越的生物降解能力，但缺乏机械性能。因此，为了增强脂肪族聚酯树脂的机械强度，开发了一种在生物可降解树脂的制备工艺中，加入芳香族单体来用于合成，从而制备脂肪族-芳香族共聚物形式的生物可降解树脂的方法。

作为芳香族单体，一般使用对邻苯二甲酸二甲酯(DMT)。对邻苯二甲酸二甲酯在190℃以下的反应温度是反应性的。因此，容易诱发反应。然而，由于它是昂贵的，因此在制造成本方面存在大的负担。

由此，有过对使用比对苯二甲酸二甲酯更便宜的芳香族单体来制备共聚物的不断的试验。例如，有建议在共聚物的合成反应中使用对苯二甲酸(TPA)的方法。然而，不同于对苯二甲酸二甲酯，这样的对苯二甲酸没有熔点并且在高温下升华。而且，由于在生物可降解的聚酯树脂的制备方法中,对苯二甲酸在常压下在230℃以上的温度溶解于作为代表性单体使用的1,4-丁二醇(BDO)中，因此需要230℃以上的反应温度来诱发对苯二甲酸和1,4-丁二醇之间的均匀的反应。然而，当在酸性条件下达到190℃的温度时，1,4-丁二醇转化为四氢呋喃(THF)而被消耗，因此在使用诸如对苯二甲酸的芳香族单体的要求高的反应温度的共聚物的制备工艺中，考虑到1,4-丁二醇被消耗成四氢呋喃的量，需要过量使用。

发明内容

本发明的涉及一种聚酯共聚物的制备方法以及包含该聚酯共聚物的生物可降解树脂，其中，在使用脂肪族二羟基化合物与脂肪族及芳香族二羧酸化合物制备脂肪族-芳香族共聚物形式的生物可降解树脂的过程中，作为芳香族二羧酸化合物使用相对便宜的化合物，而不使用相对于脂肪族和芳香族二羧酸化合物过量的脂肪族二羟基化合物来作为初始原料。

另外，本发明涉及一种通过有效率的制备工艺来制备脂肪族-芳香族共聚物形式的、能够保持机械性能而不会劣化的生物可降解树脂的制备方法。

根据本发明的一个方面，提供一种生物可降解的聚酯共聚物树脂的制备方法，所述方法包括:使脂肪族二羟基化合物的羟基与脂肪族二羧酸化合物的羧基进行第一反应，以及使所述脂肪族二羟基化合物的剩余的羟基与芳香族二羧酸化合物的羧基进行第二反应。

优选地，所述脂肪族二羟基化合物可以为1,4-丁二醇(BDO)。

优选地，所述脂肪族二羧酸化合物可以为通过化学式1表达的化合物、其酸酐或者衍生物。

[化学式1]

HOOC-(CH₂)_n-COOH

在化学式1中，n可以为2～12。

优选地，所述芳香族二羧酸化合物可以为选自由邻苯二甲酸(PA)、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)以及萘-2,6-二羧酸所组成的组中的一种以上。

优选地，所述脂肪族二羟基化合物的量，相对于所述脂肪族和芳香族二羧酸化合物，可以为1～1.5当量。

优选地，可以先在170℃～190℃范围的温度实行第一反应，然后在230℃～260℃范围的温度实行第二反应。

优选地，可以将所述脂肪族二羟基化合物、所述脂肪族二羧酸化合物及所述芳香族二羧酸化合物同时放进反应器，并且可以将反应温度调到170℃～190℃以实行所述第一反应，然后可以将反应温度调到230℃～260℃以实行所述第二反应。

优选地，可以将所述脂肪族二羟基化合物及脂肪族二羧酸化合物放进反应器，并且可以将反应温度调到170℃～190℃以实行所述第一反应，然后将所述芳香族二羧酸化合物放进反应器，并且可以将反应温度调到230℃～260℃以实行所述第二反应。

优选地，本发明进一步包括使从所述第一和第二反应获得的脂肪族-芳香族聚酯共聚物，在220℃～250℃并小于2Torr的真空水平下进行缩聚反应40～300分钟的步骤。