[发明专利]可降解聚酯弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了可降解聚酯弹性体及其制备方法和应用，方法包括：(1)将芳香族二元酸、二元醇和催化剂混合进行酯化反应，得到酯化产物；(2)将酯化产物与脂肪族单元和端羟基聚醚混合进行缩聚反应，得到半芳香族聚酯弹性体预聚物；(3)将半芳香族聚酯弹性体预聚物与扩链剂混合挤出造粒，得到高粘度的可降解聚酯弹性体。该方法通过共聚改性方法可以提高弹性体的综合力学性能以及优异的可降解性能，同时引入端羟基聚醚，其属于生物质材料，并且廉价易得，不仅降低弹性体成本，还能够提供弹性体优异的亲水性，促进降解性能发挥。另外，反应过程中通过加入扩链剂来增加分子链的长度，提升聚酯弹性体粘度，分子量增大后，其熔体强度和力学性能均会提高。

技术领域

本发明属于降解材料领域，具体涉及一种可降解聚酯弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)作为目前工业化技术相对成熟的可降解材料之一，具有良好的应用前景，合成主要有两种方法，即一步法(直接缩聚法)和两步法(开环聚合法)。一步法优点在于单体转化率较高，工艺简单，不需要经过中间体的纯化，因而成本相对较低。但主要问题也很突出，产物的分子量及其分布难以控制，不易得到高分子量的聚合物，力学性能相对较差。两步法是指乳酸先脱水生成低聚物，然后解聚生成丙交酯，再开环聚合制得聚乳酸，用该方法可以得到分子量和微观结构均可调的聚乳酸，其力学性能较好，但该方法要经过丙交酯纯化的步骤，生产流程长，成本较高，丙交酯的制备工艺也具有一定的技术门槛。聚乳酸的特点十分突出，在应用时存在一定的不足。从性能方面来说，聚乳酸韧性差，质地硬脆，弹性和柔性不足，耐热性差，强度和模量有限，降解速度不稳定，单纯的聚乳酸不太适合应用到对力学性能要求高且稳定的场合，因此通常需要改性，常见采用共混改性来弥补均聚物性能不良等缺陷。例如，目前广泛应用于包装行业的天然高分子淀粉基可降解材料，其优点在于通过一定比例的淀粉共混，可以大幅度降低最终可降解材料产品的成本，但由于共混体系相容性问题，淀粉基材料容易老化变脆、机械性能和耐水性较差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可降解聚酯弹性体及其制备方法和应用，该方法通过共聚改性方法将脂肪族单元和芳香族单元插入高分子链当中，使得其同时具备良好的综合力学性能以及优异的可降解性能，同时引入端羟基聚醚，其属于生物质材料，并且廉价易得，不仅降低弹性体成本，还能够提供弹性体优异的亲水性，促进降解性能发挥。另外，由于工艺中涉及的酯交换反应过程中容易形成短链高分子，因此反应过程中通过加入扩链剂来增加分子链的长度，提升聚酯弹性体粘度，分子量增大后，其熔体强度和力学性能均会提高，解决材料发脆等问题。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备可降解聚酯弹性体的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将芳香族二元酸、二元醇和催化剂混合进行酯化反应，以便得到酯化产物；

(2)将所述酯化产物与脂肪族单元和端羟基聚醚混合进行缩聚反应，以便得到半芳香族聚酯弹性体预聚物；

(3)将所述半芳香族聚酯弹性体预聚物与扩链剂混合，以便得到可降解聚酯弹性体。

根据本发明实施例的制备可降解聚酯弹性体的方法，通过将芳香族二元酸、二元醇和催化剂混合进行酯化反应，芳香族二元酸和二元醇廉价易得，不受供应商限制，从而降低了原料成本，然后将酯化产物与脂肪族单元和端羟基聚醚混合进行缩聚反应，即通过共聚改性方法将脂肪族单元和芳香族单元插入高分子链当中，芳香族单元因其链段中含有刚性的苯环结构，使得最终得到的材料的力学性能和热性能优异，脂肪族单元具有优异的降解性能，从而使得脂肪族单元的降解性能和芳香族单元的优异综合性能有机结合，使得最终得到的聚酯弹性体同时具备良好的综合力学性能以及优异的可降解性能，同时引入端羟基聚醚，其属于生物质材料，并且廉价易得，不仅降低弹性体成本，还能够提供弹性体优异的亲水性，促进降解性能发挥。另外，由于工艺中涉及的酯交换反应过程中容易形成短链高分子，因此反应过程中通过加入扩链剂来增加分子链的长度，提升聚酯弹性体粘度，分子量增大后，其熔体强度和力学性能均会提高，解决材料发脆等问题。