[发明专利]可生物降解的脂肪族酯-半芳香族酰胺共聚物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的生物降解脂肪族酯-半芳香族酰胺共聚物及其制备方法，具体是通过大分子的脂肪族聚酯和半芳香族聚酰胺间的酯-酰胺交换反应得到具有良好的热性能、力学性能和生物降解性能的共聚物。

背景技术

高分子材料发展迅速，被广泛应用于国民经济、社会生活的各个领域。然而，传统的高分子材料很难生物降解，废弃后会在自然环境中长期存在，造成严重的“白色污染”。而且随着经济的发展，对石油的需求量越来越大，传统高分子材料原料主要来自于石油化工产品，原料瓶颈已经开始出现。为了解决这些问题，发展可降解材料早已提上研究议题。早期的研究主要集中在淀粉、纤维素等材料和聚烯烃的共混，但是这种共混物只是将大块材料分解成细小颗粒，不能完全降解，不可避免造成二次污染，因此开发可完全生物降解的材料成为当务之急。

可完全生物降解高分子材料包括脂肪族聚酯，聚酸酐，聚二氧环己酮，脂肪族聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚酯、聚酯酰胺、聚氨基酸、淀粉等。除天然高分子材料的研究外，目前人工合成的可生物降解高分子主要为脂肪族聚酯和芳香族-脂肪族共聚酯，如聚己内酯、聚乙交酯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚(己二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯)等。其中聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚(己二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯)均已有商业化产品，如BASF公司的Ecovio、日本昭和高分子公司的Bionolle、BASF公司的Ecoflex和Eastman公司的Eastar Bio。但是脂肪族聚酯的热性能和力学性能较差，限制了其应用范围。另一方面，聚酰胺主链含有酰胺键(CONH)，由于分子链间氢键的存在，使其具有较好的热性能和力学性能，但遗憾的是目前商品化的聚酰胺PA-6和PA-66等产品的降解速度非常慢，限制了它们在医用材料和环境友好材料方面的发展。

为了综合脂肪族聚酯和聚酰胺的优点，人们合成了脂肪族酯-酰胺共聚物(polyester-amides，PEAs)。PEAs中酰胺链段所带来的分子链间氢键作用，使其具有较高的热性能和力学性能。同时，脂肪族聚酯链段的存在又赋予其良好的可生物降解性。目前的研究中，主要是利用单体缩聚或者预聚物扩链的方法来制备PEAs，但是该方法对设备要求高，副反应多。(Polymer Engineering and Science，，24(17)：1300-1305(1984)、Journal of Polymer Science：Part A：Polymer Chemistry，41(18)：2778-2793(2003)、Macromolecules，36(19)：7143-7154(2003)、Journal of Applied Polymer Science，112(6)：3449-3461(2009))报道了聚酯和聚酰胺间的交换反应，表明通过酯-酰胺交换反应可制得聚酯酰胺共聚物，但是其所用聚酯为半芳香族聚酯，得到的共聚物无法生物降解。

目前，尚未公开利用脂肪族聚酯和半芳香族聚酰胺间的的酯-酰胺交换反应方法来制备可生物降解聚酯酰胺共聚物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可生物降解的脂肪族酯-半芳香族酰胺共聚物，所述共聚物既具有优良的热性能和力学性能，又具有良好的生物降解性。

为实现以上发明目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明可生物降解的脂肪族酯-半芳香族酰胺共聚物：按重量百分含量计，由以下两种单元组成：

脂肪族酯    30-95wt％，

半芳香族酰胺5-70wt％。

本发明可生物降解的脂肪族酯-半芳香族酰胺共聚物的制备方法如下：

将30-95重量份的脂肪族聚酯和5-70重量份的半芳香族聚酰胺混合均匀，后加入到反应器中在惰性气体氛围条件下于230-280℃进行酯-酰胺交换反应1-5小时，所述脂肪族聚酯和半芳香族聚酰胺的总重量份为100。

进一步地，本发明所述脂肪族聚酯为聚乙交酯、聚己内酯、聚己二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚丁二酸丁二醇酯中的任一种或任几种的组合。

进一步地，本发明所述半芳香族聚酰胺为聚间苯二甲酰己二胺、聚对苯二甲酰己二胺、聚间(对)苯二甲酰己二胺、聚间苯二甲酰壬二胺、聚己二酰间苯二甲胺中的任一种或任几种的组合。