[发明专利]一种含亚氨基的高分子量的聚酯、制备方法及用途

说明书

本发明采用N‑(羧甲基)甘氨酸、带有环状刚性基团的二元醇为单体，以金属有机催化剂或磺酸类催化剂为酯化及缩聚催化剂，通过熔融聚合，得到熔点或软化点160~190℃、数均分子量在31000~46000的含亚氨基的高分子量的聚酯。所制备的含亚氨基的高分子量的聚酯具有较高强度的特点，拉伸强度在100~150MPa。本发明公开的含亚氨基的高分子量的聚酯，可用作瓶级聚酯使用，制得的瓶级材料用于有效期长达4年的饮料和食品行业作为包装材料。在其完成使用功能后，被丢弃到自然土壤环境下，从第二年开始，该包装材料在自然土壤环境下开始明显降解，第2~4年内该包装材料每年分子量下降20~30%。

技术领域

本发明属于聚酯产品的合成领域。具体来讲，是一种含亚氨基的高分子量的聚酯、制备方法及用途。

背景技术

在2013年时，我国塑料年消费量超过6000万吨，成为世界第一大塑料消费国。传统塑料制品在带给人们生活便利时也会因为其不易降解带来环境问题，一般塑料至少需要100年才能自然降解，随意丢弃的塑料制品导致了严重的“白色污染”问题。造成环境问题的废弃塑料主要是PE、PP、PS等大宗商品的使用后的丢弃，废弃的聚酯也是白色污染的一部分来源。为避免废弃聚酯造成的环境问题的影响，近年来研究者都在大力开发用于塑料工业的可降解聚酯材料。其中，采用生物基为原料合成的聚酯具有优异的降解特性成为研究热点。同时采用生物基为原料合成的聚酯也能减少聚酯生产对化石资源的依赖，具有广阔的前景。

但通常生物基聚酯由于自身不含刚性基团导致材料本身强度很弱，如聚乳酸(PLA)是一类基于可再生植物资源(如玉米)所提取的淀粉原料制成的聚酯材料，具有优异的降解性能，已经被广泛地应用于塑料袋、薄膜等包装产品中。但PLA这类型聚酯材料强度较弱，在某些需要一定强度的塑料产品中，如塑料壳、塑料瓶，PLA难以到达使用要求。

有文献报导亚胺类聚酯具有优异的降解性能(Jiang Z.Lipase-catalyzedsynthesis of poly(amine-co-esters)via copolymerization of diester with amino-substituted diol.[J].Biomacromolecules,2010,11(4):1089-93.)。但文献提出的脂肪长链的亚胺类聚酯拉伸强度太小，难以用作塑料原料。芳香族聚酯是一种高强度聚酯材料(Guolin Wu,Chengcai Pang,Jie Zhang,et al.Novel Vanillic Acid-based Poly(ether-ester)s:From Synthesis to Properties[J].Polymer Chemistry,2015,6(5):797-804.)。

此外现有的聚酯制备工艺中采用的常规催化剂如三氧化二锑的用量在反应体系比例较大，催化剂用量大，催化成本高，且产物颜色偏重、重金属含量偏高，影响其在饮料、食品等行业作为高档包装材料使用。

基于上述背景，本发明采用N-(羧甲基)甘氨酸、带有环状刚性基团的二元醇为单体，以金属有机催化剂或磺酸类催化剂为酯化及缩聚催化剂，通过熔融聚合，得到熔点160～190℃、数均分子量在31000～46000的含亚氨基的高分子量的聚酯。所制备的过程采用高效的金属有机或磺酸类催化剂，催化剂用量小，催化成本低，聚酯产物颜色纯正、金属含量极低或者不含金属，且所合成的含亚氨基的高分子量的聚酯具有较高强度的特点，拉伸强度在100～150MPa。本发明公开的含亚氨基的高分子量的聚酯，可在饮料、食品等行业作为高档包装材料使用，用作瓶级聚酯，制得的瓶级材料用于有效期长达4年的饮料和食品行业作为包装材料。在其完成使用功能后，被丢弃到自然土壤环境下，从第二年开始，该包装材料在自然土壤环境下开始降解，第2～4年内该包装材料每年分子量下降20～30％。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明采用N-(羧甲基)甘氨酸、带有环状刚性基团的二元醇为单体合成一种使用性能优良的生物基聚酯，同时该聚酯在自然土壤环境下具备优异的降解性能。