[发明专利]一种可降解聚酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可降解聚酯及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明在聚酯合成过程中，在其端基处引入具有自组装成核作用的氢键基团，获得含有一个或多个氢键基团的端官能团聚酯。在降温过程或者恒温过程中，聚酯可通过氢键基团之间的氢键作用发生自成核，并诱导聚酯链段快速结晶，得到高结晶度的聚酯。这种新型可降解聚酯具有结晶温度高、结晶速率快、半结晶时间短等特点，可缩短成型周期、降低成本、改善性能，而且其制备方法简单、环境友好、易实现产业化，并可广泛应用于用于包装、纺织、医疗耗材、塑料制品或者农业领域，前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种可降解聚酯及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚酯材料由于具有原料来源广、加工方便、质量轻等突出优点，在各领域均有十分广泛的应用前景。但是聚酯材料一些内在缺点(如材料强度低、耐热性差、结晶性能差)限制了聚酯材料更广泛的发展和应用。复旦大学高分子科学系成功制备出了基于乳酸和丙氨酸的聚酯酰胺共聚物，所得共聚物表现出良好的降解性能。中国专利CN1775827A公开了熔融-固相缩聚制备L-乳酸和氨基酸共聚物的方法。

目前，添加填料是提高聚酯材料强度、耐热性、结晶性能最简单有效的方法，但添加的填料易造成在基体中分散不均，容易发生团聚，与的相容性比较差；添加量高时，会影响的机械性能和制品外观，大大限制了其应用。无机类成核剂的使用还可能影响含聚合物的成纤性能，尤其不利于超细纤维的制备。有机羧酸盐是通过与含聚合物的端酯基相互作用形成晶核，诱导酯类聚合物结晶，从而提高聚合物的结晶速率。但是有机羧酸盐的存在会导致酯类聚合物的分子量降低(降解)，从而导致材料的力学性能下降。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种新型可降解聚酯的结构、制备方法及其应用。

本发明的第一个目的是提供一种可降解聚酯，所述可降解聚酯具有(I)或(II)的结构特征：

其中，R₁为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、苯基或者取代苯基；R₂为碳原子数40～30000的聚酯链段；且聚酯链段是通过如下任意一种或多种内酯单体聚合所得：丙交酯、丁内酯、戊内酯、己内酯、辛内酯；或者通过如式(VI)所示结构的单体缩合所得：

R₃为碳原子数为1～16的支链或者支链烷基；

n和m相同或者相异，2n、2m为1～18之间的整数。

在一种实施方式中，R₁优选碳原子数为1～8的烷基、环状烷基、苯基或者取代苯基。

在一种实施方式中，2n优选2-8；2m优选2-8。

在一种实施方式中，R₃可选-CH(CH₃)-。

在本发明的一种实施方式中，所述可降解聚酯含有一个或多个氢键基团的端官能团。

本发明的第二个目的是提供一种制备上述可降解聚酯的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备含端羟基的中间体：利用乙二酸二乙酯、醇胺化合物和伯胺化合物反应合成式(III)所示的含端羟基的中间体A；或者利用乙二酸二乙酯和二元胺化合物先制备式(IV)所示的化合物B，然后将式(IV)所示的化合物B与醇胺化合物和伯胺化合物反应合成式(V)所示的含端羟基的中间体C；

(2)制备聚酯材料：将步骤(1)所得含端羟基的中间体A与内脂单体进行聚合，制得式(I)所示的聚酯材料；

或者，将步骤(1)所得含端羟基的中间体A与式(VI)所示结构的酯单体进行缩合，制得式(I)所示的聚酯材料；