[发明专利]一种生物可降解嵌段共聚酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种生物可降解嵌段共聚酯的制备方法。 

背景技术

脂肪族聚酯因其熔点低、力学性能差，难以满足实际应用过程中对材料性能多方面的要求，同时原料成本高，产品价格居高不下，成为制约其进一步发展的瓶颈。热塑性芳香族聚酯的热性能稳定，力学性能优良，便于加工，且价格低廉，但其生物降解性差，不能单独用作降解材料使用。因此，制备既具有脂肪族聚酯的可降解性又具有芳香族聚酯优异的力学及热性能的脂肪族-芳香族共聚酯具有广阔的发展前景。 

聚己二酸丁二醇酯(PBA)是一种可降解的脂肪族聚酯，分子链中具有相连的几个亚甲基，因而柔韧性较好，但强度较差，熔点偏低。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种芳香族聚酯，以其热稳定性好、力学性能优良、价格低廉。PBAT是一种性能优异的脂肪族-芳香族共聚酯，含有BA和BT结构单元，兼具PBA的柔顺性和PBT的耐热性和抗冲击性，机械性能良好，且具生物可降解性能。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备具有良好力学性能的生物可降解嵌段共聚酯的制备方法。 

本发明提出的生物可降解嵌段共聚酯的制备方法，具体步骤如下： 

(1)己二酸和1，4丁二醇在催化剂存在的条件下进行酯化反应，第一个阶段反应时间为3～5h，氮气保护，反应压力为0.1～0.8MPa，反应温度为130℃～180℃；第二个阶段反应时间为1.5～5h，反应压力为0.3～0.6MPa，反应温度为150℃～200℃，得到聚己二酸丁二醇酯预聚物；己二酸与1，4-丁二醇的摩尔比为1∶1～1∶1.8； 

(2)对苯二甲酸二甲酯和1，4-丁二醇在催化剂存在下进行酯交换反应，反应在氮气保护下进行，反应时间为2～5h，反应压力为0.1～0.7MPa，反应温度为150℃～170℃，得到聚对苯二甲酸丁二醇酯预聚物；对苯二甲酸二甲酯与1，4-丁二醇的摩尔比为1∶1.4～1∶1.7； 

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的预聚物混和，然后在负压条件下，在催化剂作用下进行熔融共缩聚反应，控制真空度为0～200Pa，反应温度为210℃～260℃，反应时间为3～8h，即得所需产品；聚己二酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的摩尔比为1∶0.5～0.5∶1。 

本发明中，步骤(1)中所述催化剂为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯或辛酸亚锡中的一种或几种，催化剂的加入量为己二酸质量的0.2～0.4％，较优的0.25％～0.35％。 

本发明中，步骤(1)中己二酸与1，4-丁二醇的摩尔比为1∶1.2～1∶1.5。 

本发明中，步骤(2)中所述催化剂为钛酸四丁酯、醋酸钴或醋酸锰中的一种或几种，催化剂的加入量为对苯二甲酸二甲酯质量的0.2～0.4％，较优的0.25％～0.3％。 

本发明中，步骤(2)中对苯二甲酸二甲酯与1，4-丁二醇的摩尔比为1∶1.5～1∶1.6。 

本发明中，步骤(3)中所述催化剂为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、辛酸亚锡、醋酸钴或醋酸锰中的一种或几种，催化剂用量为反应物总质量(指步骤3中的反应物)的0.05％～0.2％，较优的0.05％～0.1％。 

本发明的优点在于： 

(1)制备的嵌段共聚酯兼具了长亚甲基链的柔顺性和芳环的抗冲击性，力学性能良好，有广阔的应用前景。 

(2)制备的嵌段共聚酯可生物降解，对环境无害，有广阔的发展前景。 

(3)原材料广泛易得，方法简单快捷，适用于大规模工业化生产。 

(4)利用本发明方法制备得到的产物特性黏数可达1.2dl/g以上，熔点可控制在100～140℃之间，拉伸强度18～37MPa，断裂伸长率800％～1500％。 

本发明提供了一种制备兼具BA和BT结构单元的嵌段共聚酯的方法，方法简便，制备的产物兼具了长亚甲基链的柔顺性和芳环的抗冲击性，力学性能良好，且生物可降解，具有很广阔的实际应用前景。 

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，以有利于理解本发明，但不限制本发明的内容。 

主要指标的测试方法如下： 

特性黏数：将0.1250g聚酯融于25ml苯酚和1，1，2，2-四氯乙烷的等重量的混合溶液中，于25℃下测定其特性黏数。 

熔点：Q100型差示扫描量热仪，升温速率10℃/min。