[发明专利]一种芳香族—脂肪族嵌段共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种芳香族-脂肪族嵌段共聚酯，本发明还涉及该嵌段共聚酯的制备方法。 

技术背景

芳香族聚酯是20世纪50年代发展起来的一类合成高分子材料，它们具有力学性能优良、热稳定性高、耐化学腐蚀、价格低廉等众多优势，在纤维、薄膜、工程塑料等领域得到广泛应用，其主要代表为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)。但是，由于芳香族聚酯不易降解，有着很大的环境安全隐患。 

近年来，脂肪族聚酯因其主链中含有易水解的酯键，容易在微生物的作用下通过酶催化而发生降解从而表现出生物可降解性，这使其成为聚酯领域的研究重点，目前已形成产业化的品种主要有PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PLA(聚乳酸)等。但脂肪族聚酯普遍熔点较低、强度差、价格高。因此如果能够结合芳香族和脂肪族聚酯的优点，开发出新型的聚酯材料是一件对工业产业界和学术界都极具吸引力同时也具有重要现实意义的工作。 

自20世纪80年代以来，已有众多公司和科研工作者致力于此领域的研究与开发工作。其中最为成功的是德国巴斯夫公司推出的PBT和PBA(聚己二酸丁二醇酯)的共聚酯PBAT(Ecoflex)。研究和应用表明：PBAT具有和PE相似的加工性能与应用领域，而且还可作为共混组分与多种脂肪族聚酯共混，改善脂肪族聚酯的加工性能，提高制品的使用性能，为此该公司推出了与PLA共混的专用料Ecovio LBX 8145和Ecovio L。 

目前芳香族-脂肪族共聚酯的合成可通过多种聚合物间的酯交换反应或多元单体之间的缩聚方法得到，然而无论采用上述何种方式，一般均得到具有多嵌段链结构特征的共聚物。与嵌段共聚物相比，多嵌段共聚物中各链段的序列长度决定于投料比和反应进程，对序列长度分布的调控极其困难。特 别是在聚合的反应后期，酯-酯交换反应使序列重排更加频繁，发生有序到无序的转变，从而导致各组分结晶度、结晶速度的大幅度下降，严重影响共聚酯的加工和力学性能。研究同时表明：多嵌段共聚物虽然可以作为共混体系的相容剂使用，但对降低共混体系界面张力的效率远低于结构明确的嵌段共聚物，且永远不能达到零界面张力的水平。因此，如果能合成出不同含量的结构明确的嵌段共聚酯，我们就可以研究不同含量某一组分对整个材料结晶性能和另一组份结晶性能的影响，进而可以在含量与性能之间建立一定联系。而且这种嵌段共聚物还可以作为一种高效的共混相容剂来使用。综上所述，合成结构明确的芳香族-脂肪族嵌段共聚酯很有必要。 

同时，我们注意到近年出现了商品化的具有大环寡聚酯结构的新型单体，如CBT(环状聚对苯二甲酸丁二醇酯)，CET(环状聚对苯二甲酸乙二醇酯)，CBN(环状聚1，6-萘二甲酸丁二醇酯)等。这些单体在适当的催化剂和温度条件下，可通过开环反应，聚合成为相应的高分子量的芳香族聚酯。 

发明内容

本发明的第一个目的是针对上述现状提供一种芳香族-脂肪族嵌段共聚酯，本发明的第二个目的是提供一种芳香族-脂肪族嵌段共聚酯的制备方法。 

本发明的芳香族-脂肪族嵌段共聚酯由芳香族聚酯嵌段和聚乳酸嵌段组成，结构式为B-block-A-block-B，block表示嵌段。 

其中A为芳香族聚酯嵌段，其结构式为： 

R₁的结构式为 R₂为(CH₂)₂或(CH₂)₄，n为自然数； 

B为聚乳酸嵌段，其单体为内消旋丙交酯、外消旋丙交酯、左旋丙交酯、右旋丙交酯中的一种，其结构式为 m为自然数。 

该嵌段共聚酯由环状的芳香聚酯低聚物和丙交酯通过共聚得到，先用催化剂引发环状芳香聚酯低聚物合成含催化剂的不同分子量大小的芳香族聚酯，再引发丙交酯合成所需的嵌段共聚酯。具体步骤是： 

步骤1.在氮气保护下，将环状芳香聚酯低聚物和催化剂1，1，6，6，-四正丁基-1，6-二锡-2，5，7，10-四氧代环癸烷(stannoxane)溶于高沸点且经过无水无氧处理的第一类溶剂中，在120～180℃条件下反应，反应过程中采用GPC(凝胶渗透色谱仪)监测反应进程，环状芳香聚酯低聚物的信号峰消失后停止反应；反应完成后，冷却到常温，由于在常温下，产物不溶于反应溶剂，过滤得到所需产物(含催化剂的芳香族聚酯)。此反应是通过催化剂引发环状芳香聚酯低聚物开环聚合得到含催化剂的芳香族聚酯。