[发明专利]生物基端羟基超支化聚酯及其制备方法和作为增塑剂的用途

说明书

本申请涉及一种生物基端羟基超支化聚酯，包括超支化聚酯内核和末端羟基，其结构如式Ⅰ所示：所述生物基端羟基超支化聚酯由生物基多元醇和多元羧酸的甲酯化产物通过酯交换缩聚反应得到。本申请还涉及如上所述的生物基端羟基超支化聚酯的制备方法及其用作耐寒增塑剂的用途。本文所述的生物基端羟基超支化聚酯的合成路线成熟，反应装置简单，操作简便，省去了中间产物提纯等步骤，可用于工业化生产制备生物基端羟基超支化聚酯耐寒增塑剂。

技术领域

本申请涉及超支化聚合物技术领域，具体来说，本申请涉及一种生物基端羟基超支化聚酯及其制备方法和作为增塑剂的用途。更具体地，本申请涉及一种包含末端羟基的生物基端羟基超支化聚酯、生物基端羟基超支化聚酯的制备方法以及生物基端羟基超支化聚酯作为适于PET加工改性的耐寒增塑剂的用途。

背景技术

增塑剂是一类在高分子材料加工中广泛使用的助剂，其最主要的作用是提高高分子材料的塑性，使高分子材料在加工过程中熔体流动性增加、熔融粘度降低，且成型后具有更好的柔韧性和耐寒性等。增塑剂的增塑机理一般可解释为：增塑剂分子通过穿插进入基体材料的高分子链(通常为线性分子)之间，使分子链彼此间的距离增加，起到一种类似于“阻隔”的作用，从而削弱分子链之间的相互作用力，分子链段运动能力提升，表观上即体现为高分子材料的塑性增加，加工时熔体流动性提高、粘度降低等。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)是一种广泛用于制造纤维、薄膜和工程塑料的热塑性塑料，具有强度高、尺寸稳定性好、耐化学腐蚀、电绝缘性优良等优点。但由于PET分子主链含有大量刚性苯环，导致其链柔性较差，加工时存在熔融温度高、熔体粘度高、流动性差、生产能耗大、制品成型周期较长等不足。在实际加工过程中，可通过适当添加增塑剂的方式以改善PET的加工性能，并在一定程度上提高制品的力学性能等。

增塑剂的种类十分丰富，常见的主要为邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、苯多酸酯、多元醇酯等小分子增塑剂。长期以来，在实际生产中最常用的是邻苯二甲酸酯类增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)等。传统的小分子增塑剂虽然能够十分有效地提高高分子材料的加工塑性、柔韧性和耐寒性等，且成本相对低廉，但也存在着不可忽视的缺陷：1、小分子增塑剂本身与基体材料分子无化学键合作用，且往往需要添加较多的量才能达到可观的增塑效果，其耐挥发性和耐溶剂抽出能力较差，影响制品力学性能及使用寿命；2、以邻苯二甲酸酯为代表的部分增塑剂具有一定毒性，向外界迁移时易造成对环境的污染和对人体的危害。

针对传统增塑剂存在的问题，开发更耐迁移，同时具有高增塑效率，且尽可能无毒环保的新型增塑剂始终是一个非常活跃的研究领域。与小分子增塑剂相比，具有更高分子量的大分子增塑剂有着更强的耐迁移性，因而有关大分子增塑剂的制备和应用研究成为近年来增塑剂领域的热点之一，已有的大分子增塑剂包括线性聚酯增塑剂、弹性体增塑剂、超支化聚合物增塑剂等。线性聚酯增塑剂(如聚己内酯、聚己二酸丙二醇酯等)的分子量并不特别大，通常在1000～8000之间，与基体材料能够良好相容且具有较低的玻璃化转变温度，但线性聚酯增塑剂大多增塑效率不高，常仍需与小分子增塑剂复配使用。弹性体增塑剂主要是橡胶类物质，如丁腈橡胶、环氧化天然橡胶、羧化丁腈橡胶、热塑性聚氨酯等，在增塑塑料基体材料时需重点解决相容性及分散性的问题。超支化聚合物是一种分子具有高度支化结构的聚合物。与相同分子量的线性聚合物相比，超支化聚合物分子流体力学回转半径小，链缠结少，从而在相同的温度下具有更好的流动性、溶解性以及更低的粘度、结晶度等；与弹性体增塑剂相比，其与塑料基体材料具有更好的相容性及更高的增塑效率。