[发明专利]一种基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。本发明将二酸单体和二醇单体混合进行第一步反应，得到酯类反应产物；所述二酸单体包括十二烷二酸，所述二醇单体包括乙二醇；在聚合催化剂的催化作用下，所述酯类反应产物进行第二步反应，得到所述基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯。本发明提供的制备方法能够实现基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯的规模化生产，成本较低，且制备的生物降解聚酯分子量高、色泽好，具有良好的力学性能和生物降解性能，能够作为降解塑料或降解塑料改性剂广泛用于医疗用品、薄膜、缓释材料、包装、餐具、化妆品瓶、纤维及纺织品领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯及其制备方法和应用。

背景技术

生物降解高分子材料是当前高分子新材料研究的重要方向，也是从根本上解决白色污染等重大环境问题的重要材料之一。脂肪族聚酯由于性价比最高而成为最重要的一类生物降解高分子材料。目前广为研究的和能大规模化制备的脂肪族聚酯仅限于聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚己内酯和聚羟基酸等。但相对于传统塑料，这些生物降解聚酯仍然存在韧性差、薄膜耐撕裂强度不足或成本高等关键问题，难以满足实际应用中材料性能的要求。研究和开发新型低成本降解聚酯显得尤为重要。

目前已经可以通过生物发酵法或酶法生产十二烷二酸，专利CN201210308931.9公开了十二烷二酸的精制方法。生物基十二烷二酸具有优异的热稳定性能，是合成可降解聚酯潜在的原料。乙二醇价格低廉，来源广泛，若能作为可降解聚酯的合成原料，能够一定程度地降低成本，但是目前尚未有以生物基十二烷基二酸和乙二醇制备可生物降解聚酯的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法能够实现基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯的规模化生产，制备的生物降解聚合物分子量高、色泽好，具有良好的力学性能和生物降解性能，并且成本较低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯的制备方法，包括以下步骤：

将二酸单体和二醇单体混合进行第一步反应，得到酯类反应产物；所述二酸单体包括十二烷二酸，所述二醇单体包括乙二醇，所述十二烷二酸和乙二醇的摩尔比为1:1～1:2.5；

在聚合催化剂的催化作用下，所述酯类反应产物进行第二步反应，得到所述基于十二烷二酸和乙二醇的生物降解聚酯；所述第二步反应为缩聚反应；所述聚合催化剂为含磷化合物、含氮化合物、有机金属化合物、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、金属氧化物和金属氯化物中的一种或几种。

优选地，所述聚合催化剂的质量为二酸单体和二醇单体质量之和的0.005～3％。

优选地，所述第一步反应在酯化催化剂的催化作用下进行；所述酯化催化剂为金属醋酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、金属氧化物、金属氯化物、有机金属化合物、含磷化合物和含氮化合物中的一种或几种；所述酯化催化剂的质量小于等于二酸单体和二醇单体质量之和的3％。

优选地，所述金属醋酸盐包括醋酸锑、醋酸镁、醋酸锰和醋酸锌中的一种或几种。

优选地，所述金属碳酸盐包括碳酸钾、碳酸锂、碳酸铯、碳酸钠和碳酸钙中的一种或几种；

所述金属碳酸氢盐包括碳酸氢钠和/或碳酸氢钾；

所述金属氧化物包括二氧化锗和/或三氧化二锑；

所述金属氯化物包括氯化锌、四氯化锡、氯化亚锡和氯化锗中的一种或几种；