[发明专利]羟基官能的热塑性聚酯

说明书

本发明涉及可生物降解的聚酯以及由此类聚合物制备的制品。

天然和合成的可生物降解聚酯都是众所周知的。参见例如聚合物科学和技术百科全书(Encyclopedia of Polymer Science andTechnology)，第二版，第二卷，第220-243页。然而，这些已知的可生物降解聚酯有几个局限，这使得它们不适于许多期望的应用。例如，以发酵方法的产物分离的天然可生物降解聚酯要求彻底分离和纯化，以提供纯度适于典型塑料用途的产品。这些聚合物通常还具有差的物理性能且难以制成有用制品。合成可生物降解聚酯也是已知的。尽管这些合成聚酯不具有天然材料所伴有的分离和纯化问题，但它们常常在天然可生物降解聚合物所遇到的机械性能和制造性上具有缺陷。

已知通过使二官能酸和醇反应制备热塑性聚酯。还已知使用每分子含有多于两个反应性官能基团的反应物将首先导致支化，然后导致胶凝和交联。因此，由含有多于两个反应性基团的单体制备热塑性塑料仅在使用合适保护基来防止聚合过程中过量反应性基团反应时是可能的。这些基团的解保护可提供官能化聚酯。然而，该方法要求使用昂贵的试剂和额外的不希望有的分离和纯化过程以提供适于用作实际塑料材料的产品。

希望提供易于制备和生产且具有良好机械性能的合成可生物降解聚合物。

在一个方面，本发明是一种可生物降解的羟基官能的聚酯，它包含衍生自羟基官能的脂族二酸和二缩水甘油醚或二缩水甘油酯的部分。

在另一方面，本发明是一种制备可生物降解的羟基官能的聚酯的方法，包括使羟基官能的脂族二羧酸或含羟基官能的脂族二酸的二羧酸混合物与二缩水甘油醚或二缩水甘油酯在鎓催化剂存在下在醚溶剂中在适于形成聚酯的条件下接触。

在又一方面，本发明是一种包含羟基官能的聚酯的可生物降解制品。定义

下列术语用于本申请中且具有下文所述含义和优选含义，除非另有说明。

如本文所用，术语“芳族部分”指任何具有一个或多个芳环和5-25个碳原子的基团。芳环可在该环中具有一个或多个非碳原子如硫，氮和氧，或一个或多个与该芳环键合的取代基。这些取代基可以是烷基，环烷基，芳基，烷氧基，芳氧基，酰氨基，卤素，硝基或氰基。

术语“亚烃基(hydrocarbylene)”指二价脂族烃部分，如具有2-20个碳原子且在该链或其取代基上任意性可有可无地含有杂原子基团如氧，硫，亚氨基，磺酰基，羧基，羰基或磺酰氧基(sulfoxyl)的亚烷基，亚链烯基或亚环烷基。

如本文所用，术语“羟基官能的脂族二酸”指通常由下式表示的化合物：式中R¹为被至少一个羟基取代的亚烃基。

术语“二缩水甘油醚”指通常由下式表示的化合物：式中R²是芳族部分或亚烃基。

术语“二缩水甘油酯”指通常由下式表示的化合物：式中R²如上所定义。

术语“可生物降解的”指制品暴露于生物活性环境时在机械性能或分子量上发生显著变化，或提供支持微生物生长的营养素源。示例性生物活性环境包括土壤，水生和海洋环境，组合体系(compositionsystem)和活化的污泥。水解和光化学降解方法在此类生物活性环境中可操作，且其他条件如温度，湿度水平，pH，离子强度，换气，微生物种群的分布和聚合物形态对降解过程的速率和性质的影响是众所周知的。

塑料的生物降解性可使用几种不同方法测量。制品如模塑的薄膜或棒可暴露于生物活性环境，并周期性地取出样品进行机械或分子量表征。可将塑料材料放入含微生物培养物的容器中，测量细胞代谢产物如二氧化碳来表征该材料的代谢。另外，可将在含有除碳外细胞生长所需的所有营养素的培养基中的微生物培养物供给塑料材料。细胞生长表明该聚合物正用于细胞的代谢过程。对本发明来说，若(1)聚合物的分子量和其他物理性能如抗张强度在暴露于生物活性环境时降低或(2)微生物在含有该聚合物作为唯一碳源的培养基中生长，则该聚合物是可生物降解的。

本发明可生物降解的羟基官能的聚酯优选具有下式所示重复单元：式中R¹如前所定义，且任意性可有可无地结合有二价芳族部分或另一亚烃基；R²如前所定义，各R³独立地为氢或低级烷基如C₁-C₄烷基；x为0.05-0.4，y为0-0.5。