[发明专利]一种二氧化碳基嵌段共聚物的制备方法

说明书

本发明属于高分子合成技术领域，更具体地，涉及一种二氧化碳基可生物降解嵌段共聚物的制备方法。以环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧化合物和二氧化碳为单体，以有机路易斯酸和有机路易斯碱的混合物为催化剂，以末端羟基化合物作为引发剂，所述引发剂引发环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧化合物和二氧化碳开环共聚，一步法制备得到二氧化碳基嵌段共聚物。本发明能够有效利用二氧化碳，使其转化为实用的高分子材料；所得到的聚合物中无金属残留，保证聚合物的光泽和性能；采用一步法加料，避免分步法合成嵌段共聚物步骤繁琐，提纯复杂的问题。同时，本发明所涉及的二氧化碳基可生物降解嵌段共聚物在分子量和嵌段长度上具有高度可控性。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，更具体地，涉及一种二氧化碳基可生物降解嵌段共聚物的制备方法。

背景技术

自20世纪50年代以来，随着高分子材料领域的飞速发展，塑料成为一种价格低廉，性能优异的材料而得到普及使用，在人类社会中扮演着愈来愈重要的作用，从而有着不可或缺的地位。

而随着塑料使用量的加剧，其负面问题也逐渐暴露出来。大量塑料的废弃，带来了严重的环境问题，日益严重地威胁到人类的生命健康。但是塑料已然成为人类社会不可或缺的重要组成部分，要解决这一问题，就要开发出可降解的塑料，同时保证各方面性能优越。

生物可降解塑料可作为替代传统聚烯烃的最佳材料而备受关注并被广泛研究。目前开发出的生物降解材料主要包括脂肪族聚酯和脂肪-芳香族共聚酯。这些材料机械性能较好，无毒无害，降解性好，也具有良好的生物相容性，可广泛应用于医药卫生、食品包装、工程塑料等领域。但高昂的成本限制了其应用范围，同时，与传统聚烯烃材料相比，力学性能还存在一定的差距：如聚碳酸亚丙酯类材料的柔性较好，但十分缺乏强度；聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的韧性和强度都较好，但抗撕裂性能极差，容易发粘；聚乳酸的机械强度很高，生物降解性极好，但材料极脆，几乎没有韧性。以上这些缺点极大地限制了生物降解材料的应用。为了改善这些生物降解材料的缺陷，通过合成嵌段共聚物将几种材料的优势互补，克服材料的性能单一性是一种比较有效的解决办法，如将脂肪族聚酯和聚乳酸做成嵌段共聚物，就能有效改善聚乳酸的脆性问题，提升可生物降解材料的整体性能(ACS MacroLett.2018,7,624-628)。

传统嵌段共聚物的合成多采用多步合成，可能还要涉及到中间产物的提纯，整个工艺流程冗长，反应效率低下，成本过高，影响产量。目前合成可生物降解材料嵌段共聚物的催化剂多为金属催化剂，很难完全从聚合物中脱除，势必会对聚合物的色泽和性能产生影响，限制其应用(J.Am. Chem.Soc.2016,138,4120-4131)。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种二氧化碳基嵌段共聚物的制备方法，其以环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧化合物和二氧化碳为单体，以有机路易斯酸和有机路易斯碱的混合物为催化剂，以末端羟基化合物作为引发剂，所述引发剂引发环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧化合物和二氧化碳开环共聚，一步法制备得到二氧化碳基嵌段共聚物，由此解决现有技术可生物降解嵌段共聚物制备中存在的工艺流程冗长，反应效率低下，成本过高，影响产量，金属催化剂残留等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种二氧化碳基嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，以环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧化合物和二氧化碳为单体，以有机路易斯酸和有机路易斯碱的混合物为催化剂，以末端羟基化合物作为引发剂，所述引发剂引发环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧化合物和二氧化碳开环共聚，一步法制备得到二氧化碳基嵌段共聚物；