[发明专利]一种生物降解脂肪族-芳香族共聚酯及其应用

说明书

技术领域

本发明属于聚酯技术领域，特别涉及一种含聚醚侧链的生物降解脂肪族-芳香族共聚酯及其在农业地膜行业中的应用。

背景技术

目前，农业生产中使用的地膜大多数是合成聚合物，如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等。使用这些地膜材料给农业带来了一定的经济效益的同时，也给环境造成了严重的白色污染。这些材料在自然环境中会长期稳定存在，大量残留在土地中的地膜碎片破坏土壤结构，使土壤硬化，阻碍作物从土壤中吸收水和肥料，长期使用会导致农作物减产。另外，从田间回收地膜工作量大、成本高，并且很难将地膜完全回收。因此，经长时间累积，地膜残片会极大降低土壤的质量。

生物降解聚酯能够在田间的自然环境中，通过水和微生物的作用，在几个月至数年左右时间内能够完全降解，且最终产物为水和二氧化碳，是制作地膜的理想材料。CN1071342C公开了对苯二甲酸、己二酸、含磺酸基团二元酸与二醇共聚得到的生物降解共聚酯，其具有良好的生物降解能力，但是用做地膜材料时，在作物及杂草作用下，容易出现破孔等问题，导致保温、保湿效果不理想，从而限制了生物降解聚酯地膜的应用。CN102344556公开了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，其通过分别合成羟基封端的芳香族聚酯预聚物、羟基封端的脂肪族聚酯预聚物和羟基封端的直链脂肪族聚酯预聚物，然后通过扩链的方式制备可生物降解支化芳香族聚酯-脂肪族聚酯多嵌段共聚物。该共聚物需要分别合成三种预聚物，制备步骤繁琐，不利于工业化生产。且该共聚酯为嵌段结构，制成的薄膜耐撕裂强度较低，在实际使用时，出现破孔后容易出现大面积的薄膜破裂，从而限制了其在农用地膜行业中的应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种生物降解脂肪族-芳香族共聚酯。

本发明另一目的在于提供上述生物降解脂肪族-芳香族共聚酯在农用地膜行业中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种生物降解脂肪族-芳香族共聚酯，包括如下组分：

组分1：由45~60mol%芳香族二酸残基A1与二羟基化合物残基B组成的芳香族聚酯单元；

组分2：由37~54.7mol%线性脂肪族二酸残基A2与二羟基化合物残基B组成的线性脂肪族聚酯单元；

组分3：由0.3~3mol%含聚醚侧链脂肪族二元酸残基A3与二羟基化合物残基B组成的含聚醚侧链脂肪族聚酯单元。

所述含聚醚侧链脂肪族二元酸残基A3具有如下结构：

n1为0~9的整数，n2为0~9的整数，并且0≤n1+n2≤9；

R₁具有以下结构：

 其中R₃为氢原子、甲基、乙基、丙基或者异丙基中的一种，a为2~4的整数，b为1~6的整数，并且4≤a×b≤12。

所述芳香族二酸残基A1选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、精对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸残基中的一种或者两种以上的混合物。

所述线性脂肪族二酸残基A2选自含有3~10个碳原子的直链二元酸残基，优选为丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或者两种以上残基的混合物。

所述二羟基化合物残基B选自C2~C8的烷基二醇残基，优选为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1、5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇中的一种或者两种以上残基的混合物。

所述生物降解脂肪族-芳香族共聚酯的特性粘度为1.2~1.4dL/g，所述特性粘度参照GB/T1632.5-2008测得，测试温度为25^oC，溶剂为苯酚/邻二氯苯（60/40,wt/wt），共聚酯的浓度为0.5g/100mL，用乌氏粘度计测得。

所述生物降解脂肪族-芳香族共聚酯的熔体质量流动速率为1~4g/10min，所述熔体质量流动速率参照GB/T 3682-2000测得，温度为190^oC，负荷为2.16Kg。

所述生物降解脂肪族-芳香族共聚酯的熔点为115^oC~145^oC；所述熔点参照GB/T 19466.3-2004测得。

上述生物降解脂肪族-芳香族共聚酯的制备方法：

1）可以通过常规的真空熔融聚合法直接制得生物降解脂肪族-芳香族共聚酯；