[发明专利]脂肪族共聚酯及其制备方法及包含此共聚酯的熔喷非织布及纤维织布

说明书

技术领域

本发明是涉及一种共聚高分子，特别是涉及一种脂肪族共聚酯及其制备 方法。

背景技术

聚乳酸(polylactic acid，PLA)具有生物可分解的优点，是由乳酸经聚合反 应后所得到的生物可分解聚合物。其单体-乳酸可由玉米等作物经发酵、分离 后取得，故，是未来非常重要的环保型原料。其应用领域非常广阔，如生物 医学、农渔业、一般塑料、纺织等领域。相对于常用的尼龙纤维织物，聚乳 酸纤维的吸湿回潮率较低，尼龙纤维的回潮率为4.5％，而聚乳酸纤维为0.6％， 与常用的聚酯类，如聚对苯二甲酸乙酯(polyethylene terephthalate，PET)纤维接 近(回潮率为0.4％)。聚乳酸的吸湿率或亲水性与其被分解的速率有关，较高 的亲水性，其被分解的速率也较快。另外许多应用产品需要较亲水性的聚乳 酸，例如药物传输载体(drug delivery carrier)、组织工程材料、农业用覆盖或 包装材料。另在纺织品方面，较高亲水性的纺织品对人体具有较佳的舒适感， 故聚乳酸需进行提高亲水性的改质，以符合及扩展其未来的应用领域。

聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)具有优良的亲水性，且已得到美国 FDA允许可应用于人体，故，将聚乙二醇导入聚乳酸以提高聚乳酸的亲水性 为目前的技术趋势。同时，由于考虑溶剂残存及价格成本的因素，以不使用 溶剂的熔融工艺也为目前主要的原料聚合技术开发方向。目前常用的方式是 将聚乳酸与聚乙二醇掺混，如日本专利JP 09-031179等系列的报导。但掺混 的产品具有混掺物外漏及聚乳酸与聚乙二醇兼容性差导致相分离的困扰。故， 将亲水性聚乙二醇与丙交酯以共聚合的方法制作成亲水性聚乳酸共聚合物， 可解决此问题，如日本专利JP 2004231773及JP 2001-323052等的报导。其 方法是先以乳酸与聚乙二醇进行缩合聚合(polycondensation)反应，合成出含 有聚乙二醇位于主链的低分子量亲水性乳酸共聚物，poly(PLA-co-PEG)，分 子量约为600～10,000。此亲水性寡聚合物再与丙交酯以开环聚合(ring-opened polymerization)的方法进行共聚合反应，以得到聚乙二醇位于主链的双嵌段 (diblock)或三嵌段(triblock)型乳酸共聚物，poly(PLA-co-PEG)-block-PLA。然 此产物仍含有高分子量的团聚型纯聚乳酸，应用上仍有聚乳酸的固有缺点。

Z.Y.Wang等人报导以改良型催化剂将乳酸与聚乙二醇进行缩合共聚 合反应，得到聚乙二醇位于主链的交替型(alternative)亲水性乳酸共聚物， poly(PLA-co-PEG)，可克服团聚型纯聚乳酸的缺点，但其分子量(Mw)一般仅 约为41,000g/mole，需要再提高分子量使其物性能达到实用上的要求。另美 国专利US 5,359,026及US 6,730,772报导以疏水性的过氧化单体与丙交酯进 行开环聚合(ring-opened polymerization)反应，可得到高分子量的聚乳酸共聚 合物，其分子量(Mw)可达到150,000g/mole以上，其疏水性单体位于侧链。 但由于丙交酯为疏水性，若直接以丙交酯与分子量(Mw)高于200g/mole以上 的亲水性单体，进行熔融共聚合反应，是有其困难。美国专利US 6,221,977 报导以丙交酯与分子量高于200g/mole以上的亲水性单体进行开环聚合 (ring-opened polymerization)反应，可得到分子量高(Mw)于150,000g/mole以上 的高分子量的聚乳酸共聚合物，其亲水性单体-聚乙二醇(polyethylene glycol， PEG)基团则位于侧链。但是以此聚乳酸共聚合物进行纺丝试验时，其纺速很 低(低于800m/min)，将此聚乳酸共聚合物以溶剂沉淀分离法进行纯化，所得 到的分子量(Mw)高于100,000g/mole以上的聚乳酸产物内，发现其亲水性聚 乙二醇(polyethylene glycol，PEG)基团含量低于0.7wt％。而大部份的亲水性 聚乙二醇基团则含于分子量(Mw)低于50,000g/mole以下的寡聚合物内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脂肪族共聚酯，其基本上克服了现有技术存 在的兼容剂外漏的问题，并改善了乳酸共聚物的吸湿性，从而在用于纺丝实 验时其可纺性远高于已知技术的原料。