[发明专利]可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物

说明书

技术领域

本发明涉及一种可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

可生物降解材料由于其环境友好和生物医药用途而受到学术界和工业界的广泛关注，可在一定程度上缓解由传统聚合物材料引起的“白色污染”问题。一般而言，可生物降解材料在生理环境下通过大分子链断裂成更小的单元，形成单一、稳定的终端产物。其中，降解可在有氧或厌氧的微生物、生物活化过程(如：酶反应)、水解反应等环境下进行。脂肪族聚酯作为最重要的可生物降解材料受到人们的广泛关注，其主要应用于农业、包装、纤维及生物医药等领域。聚丁二酸丁二酯(PBS)由于其优异的综合性能及良好的工业化前景成为脂肪族聚酯中发展最快的品种之一。PBS一般通过脂肪族二元醇与二元酸的缩聚反应制得。与其它脂肪族聚酯相比，PBS不仅具有较高的熔点，还具有高的玻璃化转变温度、拉伸强度及硬度。目前被认为是最有希望实现工业化和商品化的可生物降解高分子材料之一。

到目前为止，脂肪族聚酯特别是PBS还没有得到广泛的推广应用，除了其价格远远高于传统的聚烯烃材料外，主要还与其本身的结构与性能存在缺陷有很大的关系。与其它芳香族聚酯材料相比，脂肪族聚酯的明显不足是其熔体粘度低和熔体强度差，这主要是由于缩聚反应后期容易发生脱羧、环化等副反应，不易得到高分子量聚酯，这限制其在薄膜及发泡制品领域的应用。即使可以制得薄膜制品，由于聚酯本身分子链结构的影响，聚酯薄膜也存在横向拉伸强度低及易撕裂等缺点。此外，脂肪族聚酯的稳定性差也是影响其应用的一个因素。为此，有关聚酯的缩聚催化剂和扩链剂的研究和应用是近年来的研究热点，因为缩聚催化剂和扩链剂是提高脂肪族聚酯分子量的两个关键因素。人们将一种以TiO₂和SiO₂的共聚混合氧化物引入到脂肪族聚酯反应中(Seidel U，Eckert T，Chem.Fibers Int，1999，49，27)，该催化剂具有高的反应活性，可缩短聚合时间，但其制备的产品存在色相发黄的问题，从而影响产品的外观。人们还通过添加扩链剂的方法提高脂肪族聚酯的分子量(Zhao J.B，Li K.Y，Yang W.T，J Appl Polym Sci，2007，106，590)，结果表明，通过加入扩链剂可提高脂肪族聚酯的分子量，但该方法存在工艺复杂、环境不友好等缺点，从而限制了其在食品包装等领域的应用范围。

在聚合物主链上引入支链，通过控制支化度和支链长度来调控材料的聚集态结构，可以达到改善材料物理机械性能的目的。与线性聚合物相比，支化聚合物具有不同的物理化学特性。长支化可提高聚合物的熔体强度和熔体粘度，并具有应力增稠效应，这有助于材料在吹膜过程中的工艺稳定性或在制备泡沫材料过程中的泡孔均一性。而短支化可以提高薄膜的抗撕裂强度和改善其透明性。在结晶性脂肪族聚酯中特别是PBS引入支链有望提高脂肪族聚酯的熔体强度和熔体粘度，还可以改善脂肪族聚酯薄膜制品的抗撕裂强度。除此之外，脂肪族聚酯的稳定性差也是影响其应用的一个因素，即该类脂肪族聚酯易老化，一般聚酯制品放置一段时间，会发生热氧化降解或水解反应，这会导致其分子量下降，从而影响聚酯制品的应用。而已经得到广泛应用的芳香族聚酯具有热稳定性好、力学性能优异、价格低廉等优点，但由于其主链上苯环的存在，位阻效应大，即使链上含有酯键也无法水解，而且极耐微生物的侵蚀，可生物降解性差。在脂肪族聚酯主链或支链上引入适当的芳香族单元有望提高脂肪族聚酯的稳定性。综上所述，结合脂肪族聚酯优异的生物降解性和芳香族聚酯优异的力学性能、热性能及稳定性，可以解决脂肪族聚酯存在熔体强度差、熔体粘度低、稳定性差的问题；同时再结合支化脂肪族聚酯具有的改进物理机械性能的优点，可以解决脂肪族聚酯薄膜制品存在横向拉伸强度低和易撕裂的问题。

发明内容

发明目的

为了解决脂肪族聚酯存在熔体强度差、熔体粘度低、稳定性差、薄膜制品横向拉伸强度低和易撕裂的问题，本发明的一个目的是提供一种可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物。

本发明的另一个目的是提供本发明的可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物的制备方法。

技术方案