[发明专利]一种降解单元可控，单体利用率高的聚烯烃材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种降解单元数量可控，单体利用率高的可降解聚烯烃的制备方法，包括以下步骤：将环烯酮缩醛、自由基引发剂、链转移试剂溶于溶剂中再与烯烃或烯烃衍生物进行反应，得到可降解的聚烯烃材料。本发明通过环烯酮缩醛和烯烃的RAFT聚合以随机的方式使环烯酮缩醛与聚烯烃共聚，在所有的聚烯烃碳骨架上引入酯键。通过本发明所述的方式引入的可降解单元(酯键)数量可控，单体利用率高，能够有效的降低生产成本且控制聚烯烃的降解。

技术领域

本发明属于聚烯烃材料技术领域，具体涉及一种降解单元可控，单体利用率高的聚烯烃材料及其制备方法。

背景技术

聚烯烃塑料的使用促进了商品包装革命性的进步，比如聚乙烯/聚丙烯塑料薄膜、袋、瓶，聚苯乙烯塑料杯、塑料包装等，提供了稳定的，相对不易碎的，耐化学腐蚀的轻质量包装材料。用于包装的传统塑料材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。此外，塑料还广泛应用于其他一次性护理产品、一次性工作服装等其他一次性产品中。塑料的许多优点使它在各个领域均得到了广泛的应用。然而，塑料用量的增长同时也造成了严重的环境问题，由于只有少数的半合成纤维和特定的几种聚酯能够在露天、潮湿或堆放条件下由于生物、化学、热或光化学作用而发生降解。而日常常用的塑料，尤其是聚烯烃材料对自然降解具有相当强的抵抗能力。而对塑料进行焚烧处理往往会对焚烧炉造成一定的损伤，且在燃烧过程中速率产生的大量热量和烟雾均会对环境造成不利影响。

可降解聚烯烃在组织工程、药物传递和体内传感等医学领域具有重要的应用前景，因此受到广泛的关注。其中，在聚烯烃聚合物主链上引入酯键是一种合成可降解聚烯烃的有效方法。聚酯的传统合成方法包括开环聚合和缩合聚合，此外，通过环烯酮缩醛的自由基开环聚合合成聚酯，是一种新兴的聚酯合成方法。环烯酮缩醛能够与烯烃烯烃单体共聚，使得酯键随机插入到聚烯烃的主链上，生成聚烯烃与聚酯的共聚物。目前，人们已经使用环烯酮缩醛开发了一系列的主链可降解聚烯烃。但是，在聚合过程中环烯酮缩醛的利用率低，插入聚烯烃主链的数量少，极大的限制了这种可降解聚烯烃材料的实用性。

自由基开环聚合被认为是合成具有不同官能团，如醚、酮、酯、酰胺等聚合物的有效途径，这是改善聚合物某些性能(如热稳定性、体积收缩、可降解性能)的一种途径。但是，传统的自由基引发剂用于此类自由基(共)聚合反应产生的聚合物分子量无法控制，分子量分布宽，引入的官能团在聚合物骨架上分布不均匀等问题依然难以解决。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种降解单元可控，单体利用率高的聚烯烃材料及其制备方法，本发明通过环烯酮缩醛和烯烃的RAFT聚合以随机的方式使环烯酮缩醛与聚烯烃共聚，在所有的聚烯烃碳骨架上引入酯键。通过本发明所述的方式引入的可降解单元(酯键)数量可控，单体利用率高，能够有效的降低生产成本且控制聚烯烃的降解。

本发明提供了一种降解单元数量可控，单体利用率高的可降解聚烯烃的制备方法，包括以下步骤：

将环烯酮缩醛、自由基引发剂、链转移试剂溶于溶剂中再与烯烃或烯烃衍生物进行反应，得到可降解聚烯烃材料。

优选的，所述环烯酮缩醛、自由基引发剂、链转移试剂和溶剂的质量比为0.2～1：1.5～5：0.001～0.01：0.01～0.05；

若所述烯烃或烯烃衍生物为气态，则压力为0.5～5Mpa；

若所述烯烃或烯烃衍生物为液态，则所述烯烃或烯烃衍生物与环烯酮缩醛的质量比为0.2～1：0.1～0.8。

优选的，所述环烯酮缩醛选自2-亚甲基-1，3-二氧环庚烷、2-亚甲基-1，3，6-三氧环辛烷中的一种或多种。

优选的，所述自由基引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种。