[发明专利]一种低端羧基脂肪族聚酯及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种低端羧基脂肪族聚酯及其制备方法和应用；所述低端羧基脂肪族聚酯的制备原料包括脂肪族二羧酸、第一脂肪族二醇、脂肪族二羧酸酯、第二脂肪族二醇、反应助剂和催化剂的组合；通过上述原料的组合，可以得到脂肪族二羧酸的酯化物和脂肪族二羧酸酯的酯交换物，二者混合缩聚制备得到所述低端羧基脂肪族聚酯，克服了采用单一制备原料直接酯化法缩聚得到产品端羧基高以及直接酯交换缩聚法效率低且得到产品色相差的问题，具有重要的研究意义。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，具体涉及一种低端羧基脂肪族聚酯及其制备方法和应用。

背景技术

高分子材料具有质量轻、易加工成型、耐腐蚀等特点，所以其制品在日常生活的各个领域中得到了广泛的应用，但同时其制品的老化、废弃和更新换代，导致大量的不可降解废弃物形成，造成了日益严峻的环境污染问题，阻碍了社会的可持续发展。因此，开发生物可降解树脂是从根本上解决上述问题的重要途径之一。

脂肪族聚酯易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解、代谢，最终形成二氧化碳和水，是一类可生物降解的聚合物。根据脂肪族二元酸和二元醇的碳链长度不同，合成的脂肪族聚酯的性能亦相差较大，化学结构不同导致其主链规整度、结晶状态和结晶程度发生改变，从而造成脂肪族聚酯的热性能、力学性能和生物降解性能都有所改变。现有技术生产脂肪族聚酯的方法主要为直接酯化缩聚法、酯交换缩聚法、开环缩聚法等。

直接酯化缩聚法对反应醇酸比要求较高，产品端缩基含量高，CN1861660公开了一种生物可降解共聚酯及其制备方法，以丁二酸和丁二醇为主要共聚单元，通过与不同共聚二酸和不同共聚二醇共聚，最终得到无规线性共聚酯；共聚二酸与丁二酸，共聚二醇与丁二醇的摩尔百分比在0.01～99.99％范围内调节；合成或缩合制备得到所述生物可降解共聚酯。聚酯特性粘数为0.6～2.0dl/g，熔点50～115℃，结晶度10～70％；但是，该方法生产的脂肪族聚酯存在副产物多、端羧基高等问题。

另外一种酯交换缩聚法的反应速率较慢，产品色相差，如CN101935391A公开了一种高分子量脂肪族聚酯的制备方法，以聚合单体脂肪族二酸二酯、脂肪族二醇为反应原料，与催化剂在氮气氛围中，常压，160～200℃的条件下反应1～5小时，然后在绝对压力30～300Pa，190～240℃的条件下反应1～6小时，即得高分子量脂肪族聚酯。用该发明方法得到的脂肪族聚酯其重均分子量Mw值为50～250k，其分子量分布Mw/Mn值为1.9～2.2。

开环缩聚法主要应用于交酯类和内酯类的聚酯，催化剂或引发剂用量较大，产品聚合度较低，如CN109988292A公开了一种可降解脂肪族共聚酯的制备方法，其引发剂加入量至少为单体的1％，这会破坏主链规整度，影响产品性能。因此单独采用以上方法生产的脂肪族聚酯普遍存在色泽发黄、端羧基含量高、货架期短等缺陷，特别是端缩聚含量高会导致产品热稳定性下降及耐水解性下降，对下游加工和终端应用影响较大，需要添加助剂以改进性能，导致成本升高。

因此，开发一种具有优异热稳定性能和耐水解性能的低端羧基脂肪族聚酯，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低端羧基脂肪族聚酯及其制备方法和应用；所述低端羧基脂肪族聚酯的制备原料包括脂肪族二羧酸、第一脂肪族二醇、脂肪族二羧酸酯、第二脂肪族二醇、催化剂和反应助剂的组合；通过上述原料的组合，可以得到脂肪族二羧酸的酯化物和脂肪族二羧酸酯的酯交换物，二者混合缩聚制备得到低端羧基脂肪族聚酯，兼具了直接酯化缩聚法与酯交换缩聚法的优点，得到的低端羧基脂肪族聚酯具有优异的热稳定性能和耐水解性能，储存货架期长，加工温度范围更宽，可以广泛地应用于塑料制品、薄膜或纤维等领域。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种低端羧基脂肪族聚酯，所述低端羧基脂肪族聚酯的制备原料包括如下组分：脂肪族二羧酸、第一脂肪族二醇、脂肪族二羧酸酯、第二脂肪族二醇、反应助剂和催化剂的组合。