脂族－芳族共聚醚酯的聚合反应制造技术

本文所述聚合反应方法提供了用于控制二醇脱水的方法，使得缩聚反应期间二聚体以二醇醚形式形成并且掺入到脂族－芳族共聚醚酯中。对该现象的控制提供了独特的聚合物组合物，所述组合物具有一定范围的热机械性能、结晶度、生物含量和生物降解能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所述聚合反应方法提供了用于控制二醇脱水的方法，使得缩聚反应期间二聚体以二醇醚形式形成并且掺入到脂族-芳族共聚醚酯中。对该现象的控制提供了独特的聚合物组合物，所述组合物具有一定范围的热机械性能、结晶度、生物含量和生物降解能力。
技术介绍
由于众多的原因，对使用石油作为燃料或材料原料的抵制不断增加。相反，存在提高可持续性和降低碳排放量的趋势。类似地，对寿命形态结束的考虑在产品设计中的重要性越来越大。在聚合物领域，这些趋势自身表现为，对源自生物来源的单体以及向它们所掺入的聚合物赋予生物降解能力的单体的寻求。脂族-芳族共聚酯是普通类别的可生物降解的聚合物，其能够由诸如下列的单体制得，所述单体包括例如1，3_丙二醇、1，4_ 丁二醇、琥珀酸、癸二酸、壬二酸和巴西基酸，所有这些均来源于生物来源。衍生自脂族二元羧酸的聚酯重复单元能够在生物降解条件如堆肥条件下酶水解。更具体地讲，脂族-芳族共聚醚酯能够通过将聚(亚烷基醚)二醇掺入到这些组合物中来制得，以调节它们物理特性的其它方面此外，聚(亚烷基醚)二醇重复单元能够通过它们在聚合物链中的氧化裂解，发生第二种生物降解模式。本领域所述的脂族-芳族共聚醚酯一般包括衍生自脂族二元羧酸和芳族二元羧酸混合物的聚酯，所述聚酯同样掺入了聚(亚烷基醚)二醇。一般来讲，已知的脂族-芳族共聚醚酯掺入了高含量的聚(亚烷基醚)二醇组分。例如，Warzelhan等人在美国专利 No. 5，936，045、6，046，248、6，258，924和6，297347中公开了脂族-芳族共聚醚酯组合物，所述组合物具有20-25摩尔％的聚(亚烷基醚)二醇组分，并且发现具有降低的结晶熔点温度。近来，Hayes在美国专利No. 7，144，632中公开了脂族-芳族共聚醚酯组合物，所述组合物包含0.1至约3摩尔％的聚(亚烷基醚)二醇组分，所述组分具有提高的热特性和生物降解速率。与本文所述方法相比，上文每种情况下，聚(亚烷基醚)二醇是作为单独的单体加入的。另外与本文所述组合物相比，聚(亚烷基醚)二醇主要由两种以上的亚烷基醚重复单元构成，并且具有一定范围的分子量。需要提供用于控制二醇脱水的方法，使得缩聚反应期间二聚体以二醇醚形式形成，并且掺入到脂族-芳族共聚醚酯中，以便提供具有一定范围的热机械性能、结晶度、生物含量和生物降解能力的聚合物组合物。专利技术概述本专利技术涉及脂族-芳族共聚醚酯，所述共聚醚酯包含二元羧酸组分，其基本上由下列组成a.约70至40摩尔％的芳族二元羧酸组分；和b.约30至60摩尔％的脂族二元羧酸组分；按总的酸组分为100摩尔％计；二醇组分，其基本上由下列组成a.约99. 9至98摩尔％的单一二醇组分；和b.约0. 1至2摩尔%的二亚烷基二醇组分；按总的二醇组分为100摩尔％计；和按所述脂族-芳族共聚醚酯的总重量计约0. 001至0. 1重量％钠的钠缓冲剂组分。它还涉及可通过使混合物反应获得的脂族-芳族共聚醚酯，所述混合物包含二元羧酸组分，其基本上由下列组成a.约70至40摩尔％的芳族二元羧酸或其成酯衍生物；和b.约30至60摩尔％的脂族二元羧酸或其成酯衍生物；按总的酸组分为100摩尔％计；单一二醇组分；和按所述脂族-芳族共聚醚酯的总重量计约0. 001至0. 1重量％钠的钠缓冲剂组分。本专利技术还涉及制备脂族-芳族共聚醚酯的方法，所述方法包括a.使一种或多种二元羧酸单体或其二酯衍生物与单一二醇以及酯交换催化剂混合以形成第一反应混合物；b.在混合下将所述第一反应混合物加热至介于约200摄氏度和约260摄氏度之间的温度，从而蒸去酯交换的挥发性产物，以形成第二反应混合物；以及c.在介于约240摄氏度和沈0摄氏度之间的温度和真空下，在搅拌下使所述第二反应混合物缩聚以形成脂族-芳族共聚醚酯；其中在所述方法的任何步骤期间，至少一次加入钠缓冲剂化合物。本专利技术还涉及脂族-芳族共聚醚酯与包括天然物质在内的其它聚合材料的共混物。它还涉及包含脂族-芳族共聚醚酯以及它们共混物的成型制品。专利技术详述本文描述了共聚醚酯和通过包含具有一部分二醇组分的二聚体、获得通常由脂族二元羧酸向脂族-芳族共聚酯赋予的各种特性的方法。此外，还描述了聚合反应过程期间制备这些二聚体二醇醚的方法以及控制这些二聚体二醇醚产出度的方法。就这些方法而言，不必一定将二聚体二醇醚加入到反应容器中，而是能够由所加入的二醇单体原位形成， 以获得所需的脂族-芳族共聚醚酯。这使得所述方法简便并且节约了成本。可就癸二酸，示出由该方法提供的优点的例证。该单体与对苯二甲酸和1，3_丙二醇的反应生成可用于许多应用的共聚酯。就传统方法而言，如果期望某些特定的热特性，则对苯二甲酸与癸二酸的比例将设为特定的值。此外在仅使用这三种单体的传统方法中，如果必须达到特定的热特性，则原材料进料比率不存在自由度。相比之下，就本文所述方法而言，由多种原材料进料比率获得这些热特性。在将1，3-丙二醇二聚反应限制为0的限定下，进料速率将与传统方法那些相同。当允许低度二聚时，则1，3-丙二醇的进料速率稍稍增加，同时癸二酸的进料速率稍稍降低。如果允许高度二聚，则1，3-丙二醇的进料速率显著增加，而癸二酸的进料速率显著降低。在每一种情况下，在适当的控制下，所述共聚物具有所期望的目标物理特性。在该具体实例中，来源于生物来源的一种单体(癸二酸)的含量与同样来源于生物来源的另一种单体(1，3_丙二醇)相平衡。本文所述聚合反应方法提供了用于控制二醇脱水的方法，使得缩聚反应期间二醇二聚体以二醇醚形式形成，并且掺入到脂族-芳族共聚醚酯中。对该现象的控制提供了独特的聚合物组合物，所述组合物具有一定范围的热机械性能、结晶度、生物含量和生物降解能力。形成的多种多样的特性范围，允许研发出能够用于多种多样应用的聚合物。对二聚反应的控制以及对聚合物组合物和特性的所得影响由下文实例示出。所述共聚醚酯通常是半晶质的。术语“半晶质”旨在表示芳族-脂族共聚醚酯的一部分聚合物链存在于结晶相中，而聚合物链的其余部分存在于无序玻璃质非晶相中。结晶相的特征在于熔融温度Tm，而非晶相的特征在于玻璃化转变温度Tg，其能够采用差示扫描量热法(DSC)来测定。本文所公开的是脂族-芳族共聚醚酯，其包含二元羧酸组分和二醇组分。一般来讲，二元羧酸组分基本上由按总的酸组分为100摩尔％计介于约70和40摩尔％之间的芳族二元羧酸组分，和按总的二元羧酸组分为100摩尔％计介于约30和60摩尔％之间的脂族二元羧酸组分组成。此外，二醇组分基本上由按总二醇组分为100摩尔％计介于约99. 9 和98摩尔％之间的单一二醇组分，和按总二醇组分为100摩尔％计介于约0. 1至2摩尔％ 之间的二亚烷基二醇组分组成。在脂族-芳族共聚醚酯的典型实施方案中，二元羧酸组分基本上由按总的二元羧酸组分为100摩尔％计介于约62和48摩尔％之间的芳族二元羧酸组分，和介于约38和52 摩尔％之间的脂族二元羧酸组分组成。更典型地，二元羧酸组分基本上由按总的二元羧酸组分为100摩尔％计介于约56和50摩尔％之间的芳族二元羧酸组分和介于约44和50摩尔％之间的脂族二元羧酸组分组成。在所公开的实施方案中，所述二醇组分通常基本上由按总二醇组分计为100摩尔％介于约99. 9至99摩尔％之间的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．脂族－芳族共聚醚酯，所述共聚醚酯包含：二元羧酸组分，其基本上由下列组成：ａ．约７０至４０摩尔％的芳族二元羧酸组分；和ｂ．约３０至６０摩尔％的脂族二元羧酸组分；按总的酸组分为１００摩尔％计；二醇组分，其基本上由下列组成：ａ．约９９．９至９８摩尔％的单一二醇组分；和ｂ．约０．１至２摩尔％的二亚烷基二醇组分；按总的二醇组分为１００摩尔％计；和按所述脂族－芳族共聚醚酯的总重量计约０．００１至０．１重量％钠的钠缓冲剂组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·F·蒂斯利，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US