一种生物可降解的脂肪族-芳香族共聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物可降解的脂肪族

【技术实现步骤摘要】
一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可生物降解材料领域，尤其涉及一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯及其制备方法
。

技术介绍

[0002]聚乙烯
(PE)、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
(PET)
等聚合物产品的过度消耗和处置不当造成了一系列环境问题，特别是水污染，已成为世界性的环境危机
。
利用生物可降解聚合物替代难以回收利用的不可生物降解聚合物，是解决当前问题的最有效措施之一
。
[0003]生物可降解的脂肪族
‑
芳香族无规共聚酯如聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二醇酯
(PBAT)
被认为是包装和农业覆盖应用的理想材料，能够在工业堆肥条件或自然环境中生物降解
。
然而，多项研究表明，土壤中具有良好的生物降解性的脂肪族
‑
芳香族无规共聚酯在水体系中需要较长的时间才能完全矿化为
CO2、CH4和生物质
。
因此，有必要设计在水环境中具有增强降解性的脂肪族
‑
芳香族无规共聚酯
。
[0004]提高脂肪族
‑
芳香族无共聚酯中芳香族单元的摩尔分数可增强共聚酯的机械和热性能，但会降低其在自然环境中的生物降解性
。
此外，芳香族单元的数均序列长度是影响脂肪族
‑
芳香族无规共聚酯降解性的另一个重要因素
。
因此，脂肪族
‑
芳香族共聚酯的生物降解性可以通过控制芳香族单元的摩尔分数及其数均序列长度来调节
。
然而，对于一锅法合成的脂肪族
‑
芳香族无规共聚酯，芳香族单元的摩尔分数及其数均序列长度往往同时增加或减少，很难在增加芳香族单元的摩尔分数的同时减少或维持及其数均序列长度
。
因此，难以平衡材料的物理性能和降解性能
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯及其制备方法
。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯，所述生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯包括脂肪族共聚单元和芳香族共聚单元，其中，所述脂肪族共聚单元的摩尔分数为
40
％～
75
％，芳香族共聚单元的摩尔比的摩尔分数为
25
％～
60
％，总摩尔分数满足
100
％
。
[0008]进一步地，所述芳香族共聚单元的数均序列长度为
1.08
～
2.20
，重均分子量为
80
～
250kg/mol。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)
制备第一预聚体：将脂肪族二元酸
、
芳香族二元酸
、
脂肪族二元醇和第一催化剂在
150
～
230℃
下酯化反应4～
10h
，获得第一酯化产物；再将第一酯化产物在
200
～
230℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，然后在
230
～
250℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，最后在
250
～
280℃
下缩聚反
应
0.5
～
2h
，聚合压力为
30
～
200Pa
，获得第一预聚体；所述第一催化剂的用量为脂肪族二元酸和芳香族二元酸的总摩尔量的
0.05
～
0.30mol
％；所述脂肪族二元醇与脂肪族二元酸和芳香族二元酸的总用量的摩尔比为
1.3
～
3.0:1
；所述脂肪族二元酸与芳香族二元酸的摩尔比为
0.111
～
1.858:1
；
[0011](2)
制备第二预聚体：将羟基酸和第二催化剂在
100
～
200℃
下进行酯化反应2～
6h
，获得第二酯化产物；再将第二酯化产物在
150
～
180℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，然后在
180
～
220℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，最后在
220
～
250℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，聚合压力为
30
～
200Pa
，获得聚合产物；再在
100
～
200℃
和
30
～
200Pa
下将聚合产物进行固相缩聚5～
20h
，获得第二预聚体；所述第二催化剂的用量为羟基酸的质量的
0.1
～
0.6wt
％；
[0012](3)
制备生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯：将第一预聚体和第二预聚体在
200
～
230℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，然后在
230
～
250℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，最后在
250
～
280℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，缩聚压力为
60
～
100Pa
，获得生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯；其中，所述第一预聚体与第二预聚体的质量比为4～
19:1。
[0013]进一步地，所述脂肪族二元酸为丁二酸
、
己二酸
、
戊二酸中的一种或多种按任意比例的混合
。
[0014]进一步地，所述芳香族二元酸为对苯二甲酸
、
邻苯二甲酸
、
间苯二甲酸
、
呋喃二甲酸中的一种或多种按任意比例的混合
。
[0015]进一步地，所述脂肪族二元醇为乙二醇
、1,3
‑
丙二醇
、1,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯，其特征在于，所述生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯包括脂肪族共聚单元和芳香族共聚单元，其中，所述脂肪族共聚单元的摩尔分数为
40
％～
75
％，芳香族共聚单元的摩尔比的摩尔分数为
25
％～
60
％，总摩尔分数满足
100
％
。2.
根据权利要求1所述的一种生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯，其特征在于，所述芳香族共聚单元的数均序列长度为
1.08
～
2.20
，重均分子量为
80
～
250kg/mol。3.
一种权利要求1所述的生物可降解的脂肪族
‑
芳香族共聚酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)
制备第一预聚体：将脂肪族二元酸
、
芳香族二元酸
、
脂肪族二元醇和第一催化剂在
150
～
230℃
下酯化反应4～
10h
，获得第一酯化产物；再将第一酯化产物在
200
～
230℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，然后在
230
～
250℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，最后在
250
～
280℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，聚合压力为
30
～
200Pa
，获得第一预聚体；所述第一催化剂的用量为脂肪族二元酸和芳香族二元酸的总摩尔量的
0.05
～
0.30mol
％；所述脂肪族二元醇与脂肪族二元酸和芳香族二元酸的总用量的摩尔比为
1.3
～
3.0:1
；所述脂肪族二元酸与芳香族二元酸的摩尔比为
0.111
～
1.858:1
；
(2)
制备第二预聚体：将羟基酸和第二催化剂在
100
～
200℃
下进行酯化反应2～
6h
，获得第二酯化产物；再将第二酯化产物在
150
～
180℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，然后在
180
～
220℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，最后在
220
～
250℃
下缩聚反应
0.5
～
2h
，聚合压力为
30
～
200Pa
，获得聚合产物；再在
100
～
200℃
和
30
～
200Pa
下将聚合产物进行固相缩聚5～
20h
，获得第二预聚体；所述第二催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文俊，姜冰雪，杨轩，刘平伟，林嘉河，郑杰元，
申请(专利权)人：浙江大学衢州研究院，
类型：发明
国别省市：