[发明专利]聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物及其制备方法

说明书

本发明属于聚乙醇酸共聚反应的技术领域，尤其涉及一种聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物及其制备方法，该聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物的化学结构如式I所示；其制备方法包括：在惰性气氛中，将含乙醇酸单元的化合物与脂肪族二元醇混合并在酯化催化剂或酯交换催化剂存在下进行反应，制备得到含有乙醇酸单元的预聚物A；将碳酸二酯与所述脂肪族二元醇混合并在酯交换催化剂存在下进行反应，制备得到脂肪族碳酸酯的预聚物B；再将预聚物A与预聚物B混合进行缩聚反应。本发明所得聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物具有分子量高、韧性好、气体阻隔性好、可生物降解的优点。

技术领域

本发明属于聚乙醇酸共聚反应的技术领域，尤其涉及一种聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物及其制备方法。

背景技术

目前，废弃塑料所造成的环境污染问题日益严重，引起了全社会的极大关注和强烈反响。随着“双碳”政策的提出，开发自然环境下可降解的绿色塑料受到了政府、科研机构及产业界的广泛关注。

聚乙醇酸(PGA)具有出色的生物可降解性、优良的机械性能、优异的阻隔性能和良好的生物相容性，是一种具有发展潜力的可降解材料。同时，PGA也存在不足之处，如产品韧性差、产品加工难度大、产品货架期短、产品密度大等问题，需要对其进行深入研究予以解决。

可生物降解脂肪族聚碳酸酯具有熔体强度高、柔韧性好、降解速度适中、与PGA相容性好等优点，脂肪族聚碳酸酯与PGA的热力学性能和力学性能具有天然的互补性，将PGA与具有良好韧性的可降解材料进行共聚是一种解决PGA存在的上述问题的行之有效的方式。

目前，PGA的共聚主要方法为开环聚合，与其共聚的单体主要有丙交酯、ε-己内酯、碳酸三亚甲基酯。开环共聚的优点是催化剂用量少、产品热性能优异、共聚物分子量高，但也存在原料成本高、种类少的缺点，极大限制了它的应用。而通过乙醇酸或乙醇酯与脂肪族聚碳酸酯单体之间直接缩聚，可以大大降低原料成本。

然而，由于聚酯与聚碳酸酯结构上的差别，难以通过将其单体直接缩聚反应得到高分子量的共聚物，因此，关于通过缩聚反应制备高分子量PGA-脂肪族聚碳酸酯共聚物的方法，目前尚无相关报道。

因此，如何能够采用乙醇酸或乙醇酸酯与脂肪族碳酸酯为原料，通过熔融缩聚方法制备高分子量PGA与脂肪族聚碳酸酯共聚物，是本发明要解决的主要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术难以通过将作为聚酯的单体与作为聚碳酸酯的单体进行直接缩聚得到高分子量共聚物的问题，提供一种聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物及其制备方法，能够使乙醇酸或乙醇酸酯与脂肪族聚碳酸酯酯化物进行本体缩聚反应而实现高分子量的聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物的制备；且所得聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物具有分子量高、韧性好、可生物降解的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在第一个方面，提供一种聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物，该聚乙醇酸/脂肪族聚碳酸酯无规共聚物的化学结构如式I所示，其包括式II所示的乙醇酸重复单元结构和式III所示的脂肪族聚碳酸酯类重复单元结构：

其中，m为2-12的整数，例如，3、4、5、6、7、8、9、10、11；p＝1；q＝1；n为大于等于200的整数，例如，205、210、220、300、400、500、1000、1200、1500、1800、2500。在一些实施方案中，n可以为大于等于200且小于等于2000的整数。

在一些实施方案中，以该无规共聚物的总摩尔量为基准计，

式II所示的乙醇酸重复单元的摩尔百分含量为5～60％(例如，6％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％)；