[发明专利]一种高阻隔性可降解共聚酯材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高阻隔性可降解共聚酯材料的制备方法，首先合成酰亚胺单体，再将酰亚胺单体与己二酸、丁二醇进行共聚反应得到共聚酯材料。本发明制备得到的酰亚胺单体具有芳杂环二元酸结构，既包含了芳环结构又含有层状结构；芳环结构能够提高材料的整体强度、冲击性能及耐热性能等，层状的芳杂化结构则对水蒸气起阻隔作用，用于提高材料的整体阻隔性；酯化反应得到的脂肪族聚酯可以在自然条件下完全降解，能够带动芳杂环共聚酯的降解过程，实现快速、完全可生物降解。同时，本发明提供的制备方法工艺简单、生产成本低，解决了目前可降解材料生产工艺复杂且生产成本高的问题。

技术领域

本发明涉及完全可生物降解材料技术领域，尤其涉及一种高阻隔性可降解共聚酯材料及其制备方法。

背景技术

阻隔材料因具有低透过性、阻隔性和耐化学药品性，已广泛应用于薄膜材料、包装材料和消防器材等领域。然而，随着阻隔材料的推广使用，虽然其在阻隔性方面可以满足生活生产需求，但其均存在使用后不可降解、回收率不高等缺点，由此造成的环境污染问题日益加剧，不符合绿色环保的理念。

大力发展可降解材料是解决环境问题的有效途径，然而根据对现有可降解材料的研究结果表明，可降解材料一般为酯化材料，普遍存在阻隔性差、抗水解能力弱、力学性能不高等缺陷，因而在替代现有传统塑料时存在使用缺陷，我们必须改进其阻隔性能，才能满足领域内的使用需求。目前较常见的改进方法为：一是在可降解材料的基础上通过螺杆挤出实验进行混合改性技术，添加材料一般为PPC、云母粉、矿物质等；二是通过合成实验得出高阻隔性能产品。但是这两种方法仍然存在缺陷，混合改性技术用于改善阻隔性时，需要对可降解材料进行熔融挤出实验，随着加入的助剂改变，工艺条件尤其是温度也会发生变化，对于降解塑料来说，这会使降解塑料因二次挤出而使其性能发生改变，力学性能下降，膜性能变差，并有可能发生部分降解，而影响使用；加入的助剂也会影响材料使用过程中的降解速率和降解程度，从而对材料的整体降解性能产生影响。而通过化学合成制备高阻隔性的可降解材料，一方面合成工艺复杂，产品不易提纯，分子量不均匀；另一方面合成成本较高，导致其整体生产成本较高，工业化推广时可能产生阻碍。

综上所述，提供一种具有好的阻隔性，以满足使用需求，而且使用后可降解的材料是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高阻隔性且可降解的共聚酯材料，克服现有技术中存在的可降解材料的阻隔性和降解性能差的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高阻隔性可降解共聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将对氨基苯甲酸、偏苯三酸酐和碱性溶剂混合，在20～30℃进行酰亚胺化反应8～10h，得到酰亚胺化反应体系；

(2)将所述酰亚胺化反应体系与苯类溶剂混合，在120～175℃进行脱水，至出水量达到理论出水值，得到酰亚胺单体；

(3)将所述酰亚胺单体、己二酸和二元醇混合，在扩链剂和催化剂作用下进行酯化反应，得到酯化产物体系；

(4)在缩聚抗氧剂和缩聚催化剂作用下，将所述酯化产物体系进行缩聚反应，得到高阻隔性可降解共聚酯材料。

优选的，所述步骤(1)中对氨基苯甲酸与偏苯三酸酐的摩尔比为1:0.8～1.2。

优选的，所述步骤(3)中酰亚胺单体、己二酸和二元醇的摩尔比为0.2～0.45:0.8～0.55:1.5～2。

优选的，所述步骤(3)中的扩链剂为双酚A型环氧树脂、三元醇和酚醛环氧树脂的组合物，所述双酚A型环氧树脂、三元醇和酚醛环氧树脂的质量比为18～48:5～15:55～70。

优选的，所述步骤(3)中的催化剂为醋酸锑与醋酸锌的组合物、三氧化二锑与二氧化钛的丁二醇复配物或氧化锗。