[发明专利]一种异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及聚酯材料领域，公开了一种异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯及其制备方法，本发明以对苯二甲酸或其二烷基酯为刚性组分，直链脂肪二羧酸和/或其二烷基酯和/或其二元酸酐为降解改性组分，加入生物质来源的异山梨醇为耐热改性组分，通过直接酯化法得到异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯。本发明聚酯兼具生物降解性和高耐热性，与普通的可降解聚酯相比，本发明聚酯的玻璃化转变温度（T_g）较改性前至少提高15℃以上。

技术领域

本发明涉及聚酯材料领域，尤其涉及一种异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯及其制备方法。

背景技术

自1953年美国杜邦公司工业化生产聚酯以来，聚酯因其优异的性能和低廉的价格获得了广泛的应用。2017年，中国聚酯产量4132.5万吨，同比增长12.76％。目前，常见的聚酯废弃物处理方式有填埋、焚烧和回收利用。填埋的方式简单，但聚酯完全降解需要100年以上；焚烧简单快速，但会对环境造成严重的污染；回收利用的方式，可物理回收再利用的聚酯种类有限，化学回收工艺复杂、成本高。因而，亟需在聚酯的改性和回收利用等方面出发，解决目前的聚酯环境污染问题。生物降解材料是一类可由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的材料。目前的生物降解聚酯主要有PLA、PGA、PCL、PHA、PBS、PBST、PES和PEST等。这些生物降解聚酯，均含有较柔性的脂肪族链段，因而耐热性能相对PET、PBT等较差。

为提高PET的耐热性能，科学家们通过引入1，4-环己烷二甲醇(CHDM)共聚单元，得到耐热改性的共聚酯PETG，玻璃化转变温度(T_g)有明显的提高。但在可生物降解共聚酯中，由于柔性脂肪酸链段的引入，T_g下降较多，引入CHDM共聚单体后，仍无法满足耐热食品容器、户外使用的标牌、照明灯和车棚等部分领域的使用要求，因而需要进一步提高可生物降解共聚酯的耐热性能。此外，CHDM的沸点283℃，很难在高真空阶段除去，影响聚合度的提高。

发明专利CN200680020543.3公开了一种由2，2，4，4-四甲基-1，3-环丁二醇(CBDO)和CHDM与二羧酸共聚得到的聚酯，Tg可达85-200℃。发明专利CN201380055463.1公开了一种由新戊二醇和CBDO与对苯二甲酸或其衍生物的共聚物，T_g高于90℃。但是其中，CBDO合成难度高，。此外，发明专利201780018783.8公开了一种异山梨醇共聚改性的耐热聚酯树脂，T_g可在80～105℃之间。发明专利CN201710071602.X公开了一种高耐热型异山梨醇无规共聚酯制备方法，所得共聚酯T_g在90～190℃之间。虽然上述聚酯的耐热性较好，但是又不具备生物降解性。

综上，基于现有技术中缺乏具有高耐热性的生物降解聚酯，本申请人对此进行了深入研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯及其制备方法，本发明以对苯二甲酸或其二烷基酯为刚性组分，直链脂肪二羧酸和/或其二烷基酯和/或其二元酸酐为降解改性组分，加入生物质来源的异山梨醇为耐热改性组分，通过直接酯化法得到异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯。本发明聚酯兼具生物降解性和高耐热性，与普通的可降解聚酯相比，本发明聚酯的玻璃化转变温度(T_g)较改性前至少提高15℃以上，特性粘度为0.57～1.57dl/g。

本发明的具体技术方案为：一种异山梨醇改性的高耐热生物降解聚酯，包含：

a)对苯二甲酸残基；

b)碳原子数少于10个的直连脂肪二元酸残基；

c)碳原子数少于6个的直连脂肪二元醇残基；

d)异山梨醇残基。