[发明专利]一种脂肪族二氧化碳共聚酯

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种脂肪族二氧化碳共聚酯及其制备方法。

背景技术

由于在火力发电、炼钢、炼油、水泥等生产过程中大量焚烧石化燃料，排放出大量的二氧化碳，所产生的温室效应已构成日益严重的环境污染，因此二氧化碳被认为是一种“环境公害”气体。但从另一个角度来看，二氧化碳在特定条件下又是可以利用的资源。利用二氧化碳的一个主要方向是以它为原料合成高分子材料。以二氧化碳和环氧化合物为原料可以合成具有高交替结构的二氧化碳共聚物(脂肪族聚碳酸酯PPC)，由于主链存在酯键，该聚合物不仅可以光降解，还是一种全生物降解塑料，高分子量二氧化碳共聚物的薄膜具有很好的透明性，还有优良的阻隔氧气和水的性能，有望在一次性医药和食品包装材料等方面得到广泛的应用，可其存在玻璃化转变温度低，降解时间长等缺陷。

聚乳酸PLA是一种具有良好生物降解性的高分子，原料来源于玉米等生物质资源，节能环保，可代替聚乙烯、聚氯乙烯应用于农用薄膜、包装材料等，解决“白色污染”问题，也可以应用于生物医药方面，如作为可吸收外科手术缝合线、可降解的体内植入材料及支撑材料、药物缓释载体等。

已有文献采用PPC与PLA共混来改进产品的力学性能和生物降解性，拓宽产品的使用范围，可是物理共混的方法存在界面性能不稳定，生物相容性差等缺点。因此，实现二氧化碳、环氧丙烷与丙交酯的三元共聚制得具有良好的生物降解性和生物相容性的新型材料，引起了人们的兴趣。可目前，有关二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯的三元共聚的文献报道较少，Donald J.Darensbourg制备了二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯的嵌段共聚物，可反应需要分步进行。

聚(对苯二甲酸琥珀酸丁二醇)酯(PBST)是一种芳香族-脂肪族共聚酯，兼具脂肪族聚酯的柔性与芳香族聚酯的良好力学与热稳定性能。文献报道PBST可作为一种有效的PLA增韧改性剂，但是PBST与PLA分相严重。

现有技术中没有将三者共聚的报告。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，直接制备PBST-PLA-PPC的共聚物。

本发明具体的步骤如下：

（1）制备PLA-PPC共聚物：将催化剂、环氧丙烷和丙交酯分别加入高压反应釜中，加入适量溶剂1或不加入溶剂，迅速向高压反应釜内充满氮气使釜内压力维持在1.0-5.0MPa，聚合反应温度为60-120℃，反应时间为10-48小时，聚合反应结束后加入大量盐酸甲醇终止反应，所得产物用溶剂2洗涤得到PLA-PPC共聚物；

（2）制备PBST预聚物：将对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、琥珀酸、丁二醇加入反应釜中，通入氮气，加热搅拌，反应温度为120-200℃，反应时间为10-40小时，得到PBST预聚物；

（3）制备PBST-PLA-PPC共聚物：将得到的PLA-PPC共聚物加入到PBST预聚物中，加入催化剂，抽真空，升温至240-300℃，反应2-10小时，得到PBST-PLA-PPC共聚物。

优选的，步骤（1）中丙交酯过量，进一步的，环氧丙烷与丙交酯的摩尔比为0.5-0.9:2。

优选的，步骤（1）中催化剂与丙交酯的摩尔比为1:100-1000。

优选的，步骤（1）中的催化剂为金属卟啉催化剂或金属萨伦催化剂。

优选的，步骤（1）中的溶剂1为二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃或二氧六烷中的一种。

优选的，步骤（1）中的溶剂2为甲醇或乙醇。

优选的，步骤（1）得到的PLA-PPC共聚物数均分子量为10000-40000，分子量分布为1.1-1.5。

优选的，步骤（2）得到的PBST预聚物数据分子量为1000-10000，分子量分布为1.1-1.5。

优选的，步骤（3）中的催化剂为三氧化二锑、醋酸锑、钛酸四丁酯中的一种或多种。

优选的，步骤（3）得到的PBST-PLA-PPC共聚物分子量为10000-50000，分子量分布为1.1-1.5。

本发明的有益效果：

本发明的有益效果在于：1. 本发明通过简单的方法将聚乳酸、PBST以及PPC聚合在一起，克服了三者混合分散不均匀的问题；2. 本发明制备的PBST-PLA-PPC共聚物，相比于PLA柔韧性得到改善，相比PPC聚合物玻璃化转变温度得到提高，可以通过简单的配比调控得到不同性质的共聚物，有望在降解地膜领域得到广泛的应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：