[发明专利]一种兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制备方法

说明书

本发明为聚酯材料合成技术领域，具体涉及一种兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制备方法。本发明以衣康酸为原料，在气体O₃氧化反应下合成环氧化合物单体，然后通过CO₂的开环加成反应、醇和酸的酯化‑缩聚反应制备出一种兼具阻燃和增塑功能的交联型生物可降解共聚酯材料。本发明选用含磷羟基酸参与共聚反应，聚碳酸酯分子链与含磷脂肪族聚酯分子链之间以化学键的形式键合成交联网络结构，不仅提高了共聚酯材料的相容性、力学性能和耐热性能，还提高了共聚酯材料的生物可降解性能，磷羟基酸共聚可提高交联共聚酯的韧性，使得共聚酯分子链上含有磷‑碳键，使得制备的共聚酯具有阻燃性能，从而拓展了其应用范围。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，具体涉及一种兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制备方法。

背景技术

目前，生物可降解脂肪族聚酯材料(如：聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等)已被广泛用于产品包装、农用薄膜、餐具制作和医用材料等领域。然而，脂肪族聚酯往往存在力学性能差，注塑成型加工性和耐热性也难以满足各种用途的要求。为此，通常加入磷酸酯、石油酯、聚酯等增韧剂共混改性来解决这一问题。然而，由于增塑剂分子结构差异容易导致相分离现象，相容性变差等问题。中国专利(专利号：ZL201910510635.9)提出了一种含PBSM增韧剂的PBS复合材料及其制备方法。首先采用丁二酸，丁二醇，异戊二醇为原料，通过酯化-缩聚反应制备出与PBS分子链结构相近的PBSM聚酯增塑剂；然后将PBS与PBSM熔融共混制得所述复合材料。该技术在一定程度上改善了聚酯的相容性，然而两种树脂分子链间无化学键生成，聚酯力学性能和耐热性能改善并不明显。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明提供一种兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯的制备方法。

本发明采用的技术方案包括如下特征步骤：

1、将衣康酸加入到聚酯反应釜中，一边搅拌，一边通入氮气排出反应釜中的空气，然后加入催化剂同时缓慢通入臭氧气体(O₃)，其中：催化剂与衣康酸质量之比为0.002～0.008:1，臭氧和衣康酸摩尔数之比为1～2:1；然后迅速升温至体系温度为40℃～60℃进行氧化反应，当臭氧气体通入完毕后，冷却至室温停止反应，即制得一种衣康酸环氧化单体；

步骤1所述的催化剂为钛系催化剂，制备方法同中国发明专利(专利号：ZL201910994074.4)或中国发明专利(专利号：ZL201910947191.5)中的一种；

2、向步骤1所得的含催化剂的产物中连续充入CO₂至体系压力为4.5～5.5MPa并保持体系压力不变，然后加入羟基膦酸和丁二醇，其中羟基膦酸与衣康酸摩尔比0.5～2.0:1，丁二醇与衣康酸摩尔数之比为3.0～5.0:1；在快速搅拌的条件下将体系升温至140℃～160℃进行开环加成反应和酯化反应，以第一滴酯化水馏出时作为酯化反应计时的零点，在此温度下反应1～2小时，当馏出水明显很少时，即完成反应；

步骤2中羟基膦酸为羟基亚乙基二膦酸或2-羟基膦酸基乙酸中的一种；其分子式如下：

(羟基亚乙基二膦酸，HEDP)

(2-羟基膦酸基乙酸，HPAA)

3、将体系抽真空并保持真空状态，真空度为50～100Pa；然后将体系升温至180℃～200℃时进行缩聚反应，当反应产物的特性粘度(在25℃下用乌氏粘度计测定)为1.0～1.5dL·g^-1时开始出料，将反应产物通过冷水冷却后切成聚酯切片，即制得一种兼具阻燃和增塑功能的生物可降解共聚酯。

本发明的有益效果：