[发明专利]一种线性无规可生物降解共聚酯以及制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，公开了一种线性无规可生物降解共聚酯以及制备方法。该共聚酯具有脂肪族酯结构单元和芳香族酯结构单元，所述共聚酯在150℃、2.16kg负荷下采用ISO 1133‑2005方法测定的熔融指数为3.0‑5.5g/10min，在190℃、2.16kg负荷下采用ISO 1133‑2005方法测定的熔融指数为10‑20g/10min。本发明所述的共聚酯具有较低的熔融指数，并且具有较高的分子量，拉伸力学性能较好。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体地涉及一种线性无规可生物降解共聚酯以及制备方法。

背景技术

目前广泛应用于工业及日常生活中的热塑性芳香族聚酯有着优良热稳定性能和力学性能，便于加工，价格低廉。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，已广泛应用于纤维、膜和容器的制造中。然而，这些芳香族聚酯在使用废弃后难以降解，至今也没有观察到微生物对芳香族聚酯如PET、PBT有任何明显的直接降解。为了结合芳香族聚酯的优良性能，20世纪80年代以来，本领域技术人员致力于合成脂肪-芳香族共聚酯的研究，即在脂肪族聚酯中引入芳香链段，既保证了该共聚酯具有芳香族聚酯的优良性能，又保证了该共聚酯的可生物降解性。例如，由脂肪族二元酸或其衍生物、脂肪族二元醇、芳香族二元酸或其衍生物可以制备出可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯。该共聚酯以德国BASF公司生产的为代表，其原料为1,6-己二酸(AA)、1,4-丁二醇(BDO)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)，其生产工艺为：AA与BDO发生酯化反应，DMT与BDO发生酯交换反应，然后使酯化产物和酯交换产物一起进行共缩聚。

中国专利申请CN1807485A公开了由芳香族二元酸或酯化物、脂肪族二元醇、脂肪族二元酸或其衍生物的体系制备线性无规脂肪/芳香共聚酯，制备过程中加入了稀土催化体系，制备的脂肪/芳香共聚酯具有较高的分子量。然而，随着加工应用的开展，这种线性无规脂肪/芳香共聚酯也曝露出一些性能缺陷，比如熔融指数偏高，很难满足加工方面的需求，因此在不改变产品结构的前提下，制备低熔融指数的可生物降解共聚酯变得非常有必要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有方法制备的生物降解共聚酯的熔融指数偏高的缺陷，提供一种线性无规可生物降解共聚酯以及制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种线性无规可生物降解共聚酯，该共聚酯具有式(1)所示的脂肪族酯结构单元和式(2)所示的芳香族酯结构单元，

其中，R₁′和R₃′相同或不同，且各自独立选自亚烷基；R₂′选自由亚烷基和亚环烷基组成的组；R₄′为亚芳基；所述共聚酯在150℃、2.16kg负荷下采用ISO 1133-2005方法测定的熔融指数为3-5.5g/10min，在190℃、2.16kg负荷下采用ISO 1133-2005方法测定的熔融指数为10-20g/10min。

本发明还提供了一种线性无规可生物降解共聚酯的制备方法，该方法包括：

(1)使组分a和组分b在第一催化剂、第二催化剂和第三催化剂的存在下进行酯化反应，至酯化反应结束，开始抽真空，先在第一低真空下进行预缩聚，然后在第一高真空下进行缩聚反应，制得聚合物P1，其中，第一低真空下的绝对压力大于第一高真空下的绝对压力；

(2)使组分b和组分c在第一催化剂、第二催化剂和第三催化剂的存在下进行酯化反应，至酯化反应结束；

(3)将步骤(1)制备的聚合物P1与步骤(2)制备的反应产物混合并进行缩聚反应；

其中，所述组分a为脂肪族二元酸、脂肪族二元酸的酸酐、脂环族二元酸和脂环族二元酸的酸酐中的至少一种；所述组分b为脂肪族二元醇；所述组分c为芳香族二元酸和芳香族二元酸的酸酐中的至少一种；