[发明专利]一种高韧性生物降解聚酯及其制备方法和应用

说明书

本申请属于化学领域，涉及一种高韧性生物降解聚酯，由二元酸和二元醇聚合而成，其特征在于，分子式如下：其中，a的取值为150～400，b的取值为150～400，c的取值为20～70，d的取值为20～70，分子量为100000‑200000g/mol，分子量分布为1.1‑2.1。本发明使用无扩链剂或交联剂的聚合方法，通过引入通过引入长链癸二酸，开发出高分子量、高韧性并更易于工业化生产的生物降解聚酯。采用1，4‑丁二醇与1，3‑丙二醇的混合二元醇作为单体进行缩聚，能够改善聚酯的分子量分布，提高聚合度，从而提升聚合的稳定性以及聚合物的性能，应用于纺丝纤维，具有高韧性。

技术领域

本发明属于化学领域，涉及高分子材料合成，尤其是涉及一种高韧性生物降解聚酯及其制备方法和应用。

背景技术

塑料制品作为一种常用材料，具有质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点，在全世界被广泛应用且呈逐年增长趋势。我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一，塑料的大量使用带来了白色污染。它们从自然界而来，由人类制造，最终归结于大自然时却不易被自然界所消解，从而影响了大自然的生态环境。从循环经济的角度出发，塑料制品应尽可能回收，但由于现阶段再回收的生产成本高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。

针对以上问题，近年来，生物降解高分子材料越来越引起重视，尤其是聚酯类高分子材料，由于其分子链中含有酯键，在一定条件下可分解，被认为是一种理想的生物降解材料。在这一类材料中，目前大规模商品化的主要有聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)，二者的韧性均不理想，尤其是聚乳酸产品，韧性极差。

中国发明专利申请(公开号：CN102164984A)公开了一种脂肪族芳族聚酯，包括i)以组分i到ii计，40到60mol％的一种或多种二羧酸衍生物或二羧酸，二羧酸选自：癸二酸、壬二酸和巴西基酸；ii)以组分i到ii计，60到40mol％的对苯二酸衍生物；iii)以组分i到ii计，98到102mol％的1，3-丙二醇或1，4-丁二醇，和iv)以组分i到iii的总重量计，0.01重量％到5重量％的选自以下的扩链剂和/或交联剂：多官能异氰酸酯、异氰脲酸酯、噁唑啉、环氧化物、羧酸酐，和/或至少三元醇或至少三元羧酸。

中国发明专利申请(公开号：CN110078907A)公开了一种生物基生物降解聚酯及其合成方法，解决了现有生物基生物降解聚酯存在耐热性能差和缺口强度低的缺陷；通过调整聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯中癸二酸与对苯二甲酸的摩尔比例，既具有了稳定的生物降解性能，同时具有了优秀的机械性能；通过引入反应缓冲剂来控制预缩聚反应速度，控制分子链结构，并减少副反应发生。

上述两种技术方案中虽然提供了可生物降解的材料，但在合成过程中均需要使用扩链剂或者交联剂，如异氰酸酯、异氰尿酸酯、环氧化物等，这些扩链剂或者交联剂会对人体和环境造成一定危害。并且CN110078907A中的生物基生物降解聚酯的合成过程过于繁琐，不适合大规模工业化生产。

发明内容

本申请的目的是针对上述问题，提供一种高韧性生物降解聚酯；

本申请的另一目的是针对上述问题，提供一种高韧性生物降解聚酯的制备方法。

本申请的另一目的是针对上述问题，提供一种高韧性生物降解聚酯的应用。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本申请创造性地提供了一种高韧性生物降解聚酯，由二元酸和二元醇聚合而成，分子式如下：

其中，a的取值为25～400，b的取值为25～400，c的取值为3～70，d的取值为3～70，分子量为100000-200000g/mol，分子量分布为1.1-4。

上述的高韧性生物降解聚酯中，生物降解聚酯的熔点为75～130℃。