[发明专利]一种可生物降解高阻隔热塑性聚合物制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物，特别涉及一种高分子量、可生物降解、具有较高水汽、氧气阻隔的可生物降解高阻隔热塑性聚合物的制备方法。

背景技术

人工制备的生物降解材料是人们为应对通用高分子材料带来的“白色污染”而开发的一种新型高分子材料，此类材料可采用现有的高分子加工技术生产日常用品，主要是一次性包装物，如薄膜袋、杯子、餐具、地膜及其它制品。生物降解材料给人们的日常生活带来的极大的方便，减轻了白色污染。受材料性能及加工技术的限制，目前生物降解材料的应用领域仅局限于短寿命周期的一次性包装物上。近年来研究机构和企业正在将目光转向生物降解材料的功能化领域，即希望生物降解材料具有工程高分子的性能，但有在应用功能丧失后，要能立即降解，这些工程化的应用如耐久性汽车零部件、家用电器零部件，特殊包装要求的如水汽阻隔、氧气阻隔等保鲜包装，随着技术的不断发展，生物降解材料新领域的拓展越来越受到重视，也希望能够取得良好的经济效益。

我们都知道，CO₂和环氧类化合物聚合的纯二元结构高分子生物降解材料具有生物降解性能的同时，表现出良好的水汽、氧气的阻隔性，但由于物理性能差（如拉伸强度差、低温脆性）和生产过程中大量催化剂的残留，使该类生物降解材料的应用受到限制，因而一直没有大规模工业化。

本发明针对以上缺陷，另辟蹊径，首先精选CO₂和环氧化合物合成低分子量的含有活性官能团的复合结构的二元醇a）单体，并脱除催化剂，采用聚氨酯热塑性的生产方式，精选各单体的比例，优化工艺条件，生产一种既具有生物降解性能，又保持良好的水汽、氧气阻隔性的新型材料，该种材料克服了纯二元结构的CO₂和环氧类化合物聚合物的低温脆性、物理机械性能差的缺点，使用该种材料加工的薄膜具有良好的撕裂强度和柔韧性，为CO₂基聚合物应用开辟了一条新的工业化途径。

如中国专利201110355699公开了一种以聚碳酸亚丙酯为软段制备热塑性聚氨酯弹性体的方法，是先将二异氰酸酯、催化剂加入聚碳酸亚丙酯多元醇进行反应，反应后再加入扩链剂进行扩链反应，干燥固化得到热塑性聚氨酯弹性体。该发明没有对聚碳酸亚丙酯的结构进行定性和精选，所以不能保持材料对水汽、氧的阻隔性能及满足对生物降解的要求，并且所得产物拉伸强度差和低温脆性也没有改善。

 

发明内容

本发明涉及的术语“可生物降解”是指在微生物和酶的作用下，有机化合物被微生物和酶分解为二氧化碳和水或者甲烷，及其所含物质的矿化盐和新的生物质。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高分子量可生物降解高阻隔热塑性聚合物方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种可生物降解阻隔热塑性聚合物，由以下单体聚合而成：

a)一种复合多元醇，其结构中含有聚碳酸酯链段和聚醚链段结构，其分子结构式为：

其中：R’ = H 或/ CH₃的一种，f = 2或3，x ≥ 1，y≥ 1;

b)一种或几种带两个或两个以上羟基、胺基的小分子化合物；

c)一种或几种二异氰酸酯类化合物；

d)一种或几种交联剂。

     所述单体a)复合多元醇中的聚碳酸酯链段为聚碳酸亚丙酯结构、聚碳酸亚乙酯一种或一种以上的混合结构；所述聚醚链段为聚氧化乙烯、聚氧化丙烯的一种或两种的混合结构；所述聚碳酸酯链段和聚醚链段都是由二氧化碳和环氧化合物聚合过程中一起生成的；所述单体a)复合多元醇中聚碳酸酯链段所占摩尔百分比≥50%；所述单体 a）复合多元醇的平均分子量为500～10000之间。

    所述单体b）选自小分子二醇，优选自C₂~C₃₀直链或支链脂肪族二元醇，更优选自C₂~C₁₀直链或者支链脂肪族二元醇，例如：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇，1,2-丁二醇、己二醇中的一种或者一种以上。或者单体b）选自小分子二元胺基化合物，如：乙二胺、3,3′-二氯-4,4′二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺。或者单体b）选自含萘结构的二醇，例如 双萘基乙二醇、萘基乙二醇 。