[发明专利]合成生物降解脂肪族芳香族共聚酯的方法

说明书

本发明涉及一种合成生物降解脂肪族芳香族共聚酯的方法，主要解决现有技术中生物降解脂肪族芳香族共聚酯结晶温度低，结晶速度慢的技术问题。通过采用一种合成生物降解脂肪族芳香族共聚酯的方法，在催化剂存在下，将包含芳香族二酸、脂肪族二酸、脂肪族二醇和任选的助剂的反应物料，经过缩聚、挤出、冷却、造粒后，得到所述的生物降解脂肪族芳香族共聚酯；其中，所述反应物料中还包括低脂肪族二酸含量同类共聚酯齐聚物的技术方案，较好地解决了该问题，可应用在高结晶性生物降解脂肪族芳香族共聚酯材料生产中。

技术领域

本发明公布了一种合成生物降解脂肪族芳香族共聚酯的方法。

技术背景

脂肪族芳香族共聚酯是一类快速发展的高分子材料，其通常由脂肪族二酸、芳香族二酸与脂肪族二醇无规共聚得到，并能结合脂肪族聚酯与芳香族聚酯的优势性能，得到强度与韧性俱佳的实用材料。芳香族聚酯链段在提供性能支持以外主要起到稀释成本的作用；而脂肪族聚酯链段在提供性能支持的基础上，通常还具有生物降解性。当脂肪族链段含量达到一定程度之后，脂肪族芳香族共聚酯整体将具有生物降解性能，有文献报导当脂肪族二酸占总二酸的摩尔分数降至38％之后，材料整体基本丧失生物降解性能[N.Honda,I.Taniguchi,M.Miyamoto,Y.Kimura,Macromolecular Bioscience,2003,3,189-197.]。另一方面，成本是制约生物降解高分子材料大规模应用的重要因素之一，因此为了降低生物降解脂肪族芳香族共聚酯材料的成本，在保证生物降解性能的基础上，低价格的芳香族二酸用量应尽可能大。综合以上两方面的因素，通产工业化的生物降解共聚酯产品中脂肪族二酸占总二酸摩尔分数大多在45％至60％之间。

脂肪族聚酯与芳香族聚酯本身均具有较高的结晶温度(通常结晶峰温度高于100℃)和较快的结晶速率。但是当脂肪族芳香族链段无规共聚后，材料的结晶性能显著降低，尤其在生物降解脂肪族芳香族共聚酯材料中，其脂肪族聚酯链段占总链段的摩尔分数在50％左右时，材料的结晶峰温度将降至50℃以下，严重影响了其后续加工应用。

目前，提升高分子材料结晶性能最常用的方法是添加无机结晶成核剂[朱朋飞，聚丁二酸共对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)的成核剂和共聚改性研究，东华大学硕士学位论文，2013]，这确实能在一定程度上提升材料的结晶性能，但是无机成核剂的加入可能影响材料聚合制备过程以及增加成本，并且由于晶格匹配等问题，无机成核剂的成核效果参差不齐。理论而言，聚合物自身的晶核由于晶格参数完全匹配，是其最佳的成核剂。有文献报道，当PBST中S(丁二酸)占总二酸含量的70％以下时，PBST结晶时显示为PBT晶型，而当S(丁二酸)占总二酸含量的70％以上时，PBST结晶时显示为PBS晶型，S(丁二酸)占总二酸含量等于70％时，PBS与PBT晶型兼而有之；并且随着丁二酸含量的增加PBST的结晶性能呈现先减弱后增强的趋势，其中的转折点为50～60mol％。[Guo Bao-Hua,Ding Hui-Ge,Xu Xiao-Lin,Xu Jun,Sun Yuan-Bi,Chemical Journal of Chinese University,2003,24(12),2312-2316.]。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的生物降解脂肪族芳香族共聚酯结晶温度低，结晶速度慢的问题，提供一种在合成阶段与脂肪族二酸、芳香族二酸、脂肪族二醇、催化剂和其他助剂一同加入低脂肪族二酸含量同类共聚酯齐聚物的方法，有效提升了生物降解脂肪族芳香族共聚酯的结晶能力，改善了加工性、拓展应用领域。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种合成生物降解脂肪族芳香族共聚酯的方法，在催化剂存在下，将包含芳香族二酸、脂肪族二酸、脂肪族二醇和任选的助剂的反应物料，经过缩聚、挤出，得到所述的生物降解脂肪族芳香族共聚酯；其中，所述反应物料中还包括低脂肪族二酸含量同类共聚酯齐聚物。

上述技术方案中，按质量份数计，所述反应原料中各组分的量优选为：

(1)芳香族二酸：100份；