[发明专利]一种生物基可降解共聚酯的合成方法

说明书

本发明的一种生物基可降解共聚酯的合成方法属于高分子材料合成技术领域，将两种二元醇混合物、对苯二甲酸、催化剂与添加剂在惰性气氛150kPa压力条件下，分散10～15分钟；升温至240～260℃，将压力提升至300kPa，进行酯化反应，酯化反应结束后，将温度调整到250～280℃，压力调整至20～100Pa，缩聚1～4小时，得到生物基可降解共聚酯产物。本发明催化剂使用量小，聚合温度低，制备的生物基可降解共聚酯具有很高的玻璃化转变温度和优良的机械性能。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，特别涉及一种生物基共聚酯的合成方法。

背景技术

目前，高分子材料在日常生活用品中的应用比例越来越高，在生活中扮演者越来越重要的角色，逐渐的取代了其他无机的金属及非金属材料，占据了绝对优势。但是由于其难降解，因此带来了严重的环境问题；同时其原料基本来自于传统的不可再生的石化资源，因此研发可应用于生物基的可再生的高分子材料，生物基高分子材料具有很高的市场前景与应用价值。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是众所周知的应用聚酯的两大类，因为它们在强度，柔韧性和力学性能方面具有良好的性能。例如，PET已成功应用于制造各种类型的水瓶和纤维衍生物；PTT也被用于制造服装和地毯等。由于此二种日常使用的聚酯材料具有优良的物理性质，已在全球范围内的应用，因此应用生物基二元醇改性PET与PTT具有重大意义。PET与PTT的玻璃化转变温度偏低，限制了其在高温条件下的使用，同时，难降解也增加了相应废弃物的处理难度。通过共聚的方法，在聚对苯二甲酸乙二醇酯与对苯二甲酸丙二醇酯的聚酯链中，引入一种生物基的可再生大分子量的二醇，可以增加相应聚酯材料的耐高温性能，同时也引入了可生物降解的链节。专利CN 1298343A由杜邦公司首先公开了含异山梨醇的聚酯以及制备过程，其专利说明了芳香二酸与二醇酯化缩聚形成聚酯，但其产物的比浓对数粘度偏低，不适用于作为应用高分子材料进行工业生产。专利US 5959066采用熔融酯化法和固相缩聚法制备了具有一定力学性能的PEIT。但因结构单元中异山梨醇的含量较低，材料的耐热性仅能得到微小的提高。专利CN 1675282A中提供了一种制备PEIT的熔融聚合方法,并且通过选用合适的催化剂和控制所述制备方法中每个步骤的重要工艺参数,抑制或尽量减少二甘醇的形成,从而达到制备浅色泽PEIT的目的，但其反应温度偏高，催化剂使用量高，反应时间长，对数粘度偏低。专利CN 1711302A公开了含有异山梨醇的聚酯材料的合成，其使用的方法为水溶液下进行预聚，缺点在于反应步骤繁琐，增加了很多工业生产时的实施难度。

发明内容

本发明目的在于提供一种相对低温，反应时间短，适合工业应用的通过直接酯化法合成生物基可降解共聚酯的方法。

为实现该目的，本发明利用醇锑-醇钛复合催化剂，采用对苯二甲酸、异山梨醇、乙二醇、1,3-丙二醇为共聚材料，合成生物基可降解的共聚酯，具体技术方案如下：

一种生物基可降解共聚酯的合成方法，将两种二元醇混合物投入至100℃的低压聚合反应釜中，再加入对苯二甲酸，加入催化剂与添加剂，惰性气氛150kPa压力条件下，分散10～15分钟；缓慢升温至240～260℃，同时充入惰性气体，将压力提升至300kPa后，保持压力和温度不变进行酯化反应，监测反应酯化水体积，待酯化水达到理论值的96％以上时，酯化反应结束，将温度调整到250～280℃，压力调整至20～100Pa，在此条件下缩聚1～4小时，得到生物基可降解共聚酯产物；

所述的两种二元醇混合物是指异山梨醇与乙二醇的混合物或异山梨醇与1,3-丙二醇的混合物，其中异山梨醇与乙二醇或1,3-丙二醇的摩尔比为1：3～19；