[发明专利]一种生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺及其制备方法

说明书

本发明涉及一种生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺及其制备方法，制备方法为：在催化剂和含磷助催化剂的作用下，将直链草酰胺二醇与直链脂肪族二酸进行缩聚反应制得生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺，其中，含磷助催化剂为含磷酸氢的铵盐、含磷酸氢的钙盐、含磷酸氢的钠盐或含磷酸氢的镁盐；最终制得的生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺的主链由直链草酰胺二醇单元与直链脂肪族二酸单元交替键接而成，生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺的重均分子量为5万～100万g/mol。本发明的制备方法操作简单，无污染，副产物少，最终制得的生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺具有良好得生物降解性能，而且交替结构规整，分子量较高，热性能和机械性能良好。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺及其制备方法，特别涉及一种机械强度高、韧性好、生物可降解的交替型脂肪族聚酯酰胺及其制备方法。

背景技术

随着大众对环境问题的日益关注，越来越多研究人员将注意力集中在新型生物可降解聚合物的开发上。聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚羟基丁酸-羟基戊酸脂(PHBV)和聚乳酸(PLA)是目前最典型的生物可降解聚合物，并已经实现工业化，在日常塑料制品、包装材料及医疗制品中得到了一些应用。但是脂肪族聚酯普遍存在疏水性强、耐热性能差、机械性能不高以及存储过程中分子量下降明显、物性劣化等问题，严重制约其进一步拓宽应用领域。近年来，人们发现把酰胺键引入脂肪族聚酯的主链上，可获得一种新型的生物可降解聚合物——聚酯酰胺，其主链上含有大量酯键和酰胺键，其酯键部分可确保它们的可降解性；酰胺键部分可形成氢键，从而提高分子间作用力赋予其良好的热性能和机械性能。

聚酯酰胺按键接方式通常可分为三类：无规、交替以及嵌段聚酯酰胺。无规与嵌段聚酯酰胺是由开环聚合或直接从单体缩聚而成，目前国内外已经对其进行大量研究，发现无规结构的聚酯酰胺熔点低，结晶度低；嵌段结构的聚酯酰胺可降解性较差。2005年9月8日出版的Polymer第46卷第19期的杂志中“Incorporation of different crystallizableamide blocks in segmented poly(ester amide)s”(P7834-7842)一文中公开了一种利用己二酸二甲酯、1,4-丁二醇和基于ε-己内酯和二酰胺二醇等通过熔融缩聚制备高分子量嵌段结构的聚酯酰胺，其中聚合物的玻璃化转变温度均低于室温，熔点分别为62～70℃和75～130℃，可降解性受不同晶体结构影响较大。中国专利CN200510020549公开一种可降解聚酯酰胺共聚物及其简单有效的制备方法，其以ε-己内酯和ω-氨基酸为反应单体，在催化剂作用下经熔融聚合生成可降解聚酯酰胺共聚物，该聚酯酰胺共聚物粘度(30℃、0.5g/dL的间甲酚溶液中)在0.51～1.23dL/g之间，其熔点在54～170℃之间。

交替型聚酯酰胺结构规整、熔点高、结晶度高、机械强度好，但目前为止文献中关于脂肪族交替聚酯酰胺的报道很少，并且存在制备困难、分子量低等问题。美国专利US4226243公开了一种可生物降解型交替聚酯酰胺的制备方法，其利用二酰胺二醇与二羧酸二酯合成了交替的脂肪族聚酯酰胺共聚物，但通过酯交换反应制备聚酯酰胺存在效率低、副产物多等缺点，最终制得的产物的分子量较低。中国专利CN102643422A公开了一种可生物降解脂肪族交替聚酯酰胺的制备方法，其采用脂肪族二元酸与二酰胺二醇进行熔融缩聚，制备同时带有端羧基和端羟基的交替聚酯酰胺预聚体，再以二酰基双内酰胺和二噁唑啉扩链剂进行联合扩链，制得特性粘度为0.30～0.59dL/g的生物降解型脂肪族交替聚酯酰胺，以二酰基双内酰胺和二噁唑啉等扩链剂进行扩链，虽然能获得高分子量的产物，但聚合物的结构不规整，结晶性、耐热性均受到影响。

因此，制备高分子量的、结构规整的交替型聚酯酰胺仍是一大难题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺无法兼具较高的分子量和较规整的结构的问题，提供一种生物可降解交替型脂肪族聚酯酰胺及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：