[发明专利]一种聚碳酸环己烯酯共聚物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚碳酸环己烯酯共聚物及其制备方法，聚碳酸环己烯酯共聚物是由A链段和B链段组成的B‑(AB)subgt;n/subgt;型嵌段共聚物，其中n＝1、3或5；A链段为可生物降解脂肪族聚酯链段，B链段为聚碳酸环己烯酯链段；B链段是由具有双侧活性末端(双侧羟基或双侧羧基)的可生物降解脂肪族聚酯C作为大分子链转移剂，经二氧化碳与1,2‑环氧环己烷共聚反应形成；制备方法为采用K次添加大分子链转移剂的嵌段聚合方式合成B链段，获得聚碳酸环己烯酯共聚物。本发明有效解决了现有技术在改善聚碳酸环己烯酯韧性的同时恶化材料的热性能的问题。

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料技术领域，涉及一种聚碳酸环己烯酯共聚物及其制备方法。

背景技术

二氧化碳(CO₂)是主要的温室气体，同样也是一类廉价、清洁的碳氧资源，将其收集、纯化之后加以利用，可以“变废为宝”。在众多利用途径当中，将二氧化碳转化固定为高分子材料已经成为重要的研究方向，其中二氧化碳与环氧化物的开环共聚反应尤其具有吸引力，该反应所制备的聚碳酸酯类聚合物是具有重要经济价值的化学品，具有出色的生物可降解性、良好的透明性、高阻隔性和生物兼容性，目前已经在可降解包装袋、生物降解农用地膜和二氧化碳基聚氨酯中间体等领域获得广泛应用。二氧化碳与环氧丙烷的共聚反应是该领域最受关注的焦点，其制备的聚碳酸丙烯酯(PPC)最早实现工业化量产和应用，但是聚碳酸丙烯酯分子呈现无定形态，且分子间相互作用力较弱，由此导致PPC的热学性能和力学性能较差，尤其是PPC的玻璃化转变温度(T_g)仅为30～50℃，严重限制其在高温环境下的实际应用。形成鲜明对比的是，基于CO₂与环氧环己烷(CHO)共聚反应制备的聚碳酸环己烯酯(PCHC)具有良好的热学性能(T_g100℃)和力学性能，因此其成为二氧化碳基聚合物拓展高温使用环境下品类的首选材料，但是其具有脆性材料的缺点，限制其加工过程及使用范围。因此，通过化学方法对聚碳酸环己烯酯进行增韧改性具有重要的科学价值和实践意义。

嵌段共聚是提高聚合物性能的一种重要方法。目前已经有报道将聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚作为引发剂键接到聚碳酸酯链段中，例如已知技术报道了一种脂肪族聚碳酸酯链中引入聚乙二醇，制备两亲性嵌段聚合物。该类方法通常引入一些软段结构，虽然能够显著提高PCHC的材料韧性，但引入软段同时也会破坏PCHC的拉伸强度和模量，更重要的是，会导致玻璃化转变温度T_g出现明显下降；也就是说，增韧改性的结果是建立在大幅损失热性能的前提下获得的，现有技术增韧改性PCHC的T_g性能难以维持到75℃以上，一般增韧较好的材料会降至40～60℃，并且随着韧性的优化，T_g越低；改性后的PCHC将无法应用到高温使用环境，也就失去了PCHC作为高温环境下首选可降解材料本身的优势。

因此，在保持聚碳酸环己烯酯具有高玻璃化转变温度的条件下，大幅提高材料的韧性具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术在改善聚碳酸环己烯酯韧性的同时劣化材料的热性能的问题，提供一种聚碳酸环己烯酯共聚物及其制备方法。

本发明的目的之一在于是提供一种聚碳酸环己烯酯共聚物，分子主链上含有可生物降解的聚酯链段A。

本发明的目的之二在于提供一种聚碳酸环己烯酯共聚物的制备方法，采用双侧活性末端(双侧羟基或双侧羧基)的可生物降解脂肪族聚酯C作为大分子链转移剂，通过嵌段共聚的方式将可生物降解的聚酯链段A引入聚碳酸环己烯酯分子链上。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚碳酸环己烯酯共聚物，是由A链段和B链段组成的B-(AB)_n型嵌段共聚物，其中n为1、3或5；

A链段为可生物降解脂肪族聚酯链段，B链段为聚碳酸环己烯酯链段，A链段与B链段之间通过醚键或酯键相连。