生物基聚醚酯-共-聚乳酸及其制备方法技术

生物基聚醚酯

【技术实现步骤摘要】
生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料合成领域，尤其涉及生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸及其制备方法。

技术介绍

[0002]合成高分子作为我们生活中必不可少的一类通用材料广泛应用于各个领域。绝大部分合成高分子材料的单体是石油基化合物，由它们制得的高分子材料存在回收困难且无法自然降解的缺点。废弃后的高分子材料严重破坏着我们赖以生存的自然生态环境，因此发展生物可降解性高分子材料一直是材料领域关注的焦点
[1]。
[0003]聚乳酸作为生物可降解材料的突出代表，无毒且具有高强度、高模量等优良的力学性能。然而聚乳酸缺乏韧性，降解速率慢等缺陷也极大限制了其作为通用塑料的应用。现今常用的聚乳酸增韧改性方式有共混改性和共聚改性两种。对聚乳酸进行共聚改性，通常采用大分子引发剂引发丙交酯开环
[2]，或者通过二异氰酸酯扩链剂将双羟基封端的聚酯低聚物与聚乳酸共聚
[3]。上述两种共聚改性的途径能够有效的对聚乳酸进行增韧，然而在合成过程中由于使用高毒性的溶剂或扩链剂会对环境造成危害较大。
[0004]聚醚酯是一类兼具聚酯硬段和聚醚软段结构的一类高分子材料
[4]。其中硬段因其半结晶状态起到物理交联点的功能，提供了较好的拉伸强度，而聚醚软段在结构当中起到提高材料断裂伸长率的作用。聚醚酯可通过调整醚键和酯键组成比例改变材料的热物理性质及力学性能，在生物医疗及耐油包装等领域具有潜在应用前景。生物基聚醚酯具有上述特点的基础上还具有生物降解性能，这为改善聚乳酸、发展满足应用需求的生物降解性材料提供可能。
[0005]本专利技术通过酸与金属催化剂体系一锅法合成了生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸材料，避免了使用高毒性的溶剂及扩链剂，减少了污染，且操作简便。所合成聚乳酸共聚物材料成功对聚乳酸实现了增韧，且大大提升了材料的降解性能，具有优异的应用前景和工业价值。
[0006]参考文献
[0007][1]HIDALGO
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RUZ V,GUTOW L,THOMPSON R C,et al.Microplastics in the Marine Environment:A Review of the Methods Used for Identification and Quantification[J].Environmental Science&Technology,2012,46(6):3060
‑
3075.
[0008][2]赵彩霞.一种高回弹聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法:中国，202010968206.9[P].2020
‑
09
‑
15.
[0009][3]张宝.一种脂肪族
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聚乳酸多嵌段共聚物:中国，201410665269.1[P].2014
‑
11
‑
18.
[0010][4]CONG L,ZENG J B,LI S L,et al.Improvement of biocompatibility and biodegradability of poly(ethylene succinate)by incorporation of poly(ethylene glycol)segments[J].Polymer,2012,53(2):481
‑
489.

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸高分子材料，具有式(Ⅰ)所示的结构，该共聚物可通过结构组成调整共聚物材料的性能，实现材料由脆性材料至韧性材料的转变，且共聚物中存在生物基聚醚酯片段，增强了材料的酶降解性能。
[0012]本专利技术提供的生物基聚醚酯
‑
共
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聚乳酸共聚物，具有如式(Ⅰ)所示结构：
[0013]式(Ⅰ)中，m＝5～700，n＝1～70，p＝1～50，q＝1～5；x＝0～30，y＝2～30；R1,R2＝H,
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CH3,
‑
CH2‑
CH3或
‑
CH2‑
CH2‑
CH3；
[0014]优选地，所述m＝10～600，n＝1～60，p＝1～40，q＝1～4。
[0015]提供一种生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸共聚物的合成方法，包括以下制备步骤：
[0016]a)将乳酸在合适温度合适真空度的条件下进行反应一段时间，得到乳酸低聚物；
[0017]b)在惰性气体保护下，将二元酸与二元醇在合适温度条件下相混合，以酸与金属催化剂体系为催化剂，同时发生酯化和醚化反应；随后加入所述步骤a)所制备的乳酸低聚物进一步进行酯化反应一段时间，然后再进行缩聚反应一段时间得到生物基聚醚酯
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共
‑
聚乳酸共聚物。
[0018]优选地，所述a中乳酸低聚物数均分子量为700～9000g/mol；结构式中的p对应的嵌段来自乳酸低聚物。
[0019]优选地，所述a反应温度为140～260℃，反应体系真空度为50～1000Pa，反应时间为12～48h。
[0020]优选地，所述b中的碳原子数量为2～30，更优选为乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸，或2,5
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呋喃二甲酸。
[0021]优选地，所述b中的碳原子数量为2～30，可以为直链脂肪族二元醇类化合物，也可以为支链二元醇类化合物，本专利技术对此没有特殊的限制。更优选为乙二醇、1,3
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丙二醇、2
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甲基
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1,3
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丙二醇、2
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乙基
‑
1,3
‑
丙二醇、2
‑
甲基
‑2‑
乙基
‑
1,3
‑
丙二醇、2
‑
乙基
‑2‑
丙基
‑
1,3
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丙二醇、1,4
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丁二醇、1,3
‑
丁二醇、2,3
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丁二醇、新戊二醇、1,4
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戊二醇、1,3
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戊二醇、2
‑
甲基
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2,4
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戊二醇、2,4
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二甲基
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2,4
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戊二醇、2,2,4
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三甲基
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1,3
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戊二醇、1,6
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己二醇、1,5
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己二醇、1,4
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己二醇、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸共聚物，具有如式(Ⅰ)所示结构：式(Ⅰ)中，m＝5～700，n＝1～70，p＝1～50，q＝1～5；x＝0～30，y＝2～30；R1,R2＝H,
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CH3,
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CH2‑
CH3或
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CH2‑
CH2‑
CH3；2.按照权利要求1所述的一种生物基聚醚酯
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共
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聚乳酸共聚物，其特征在于，所述m＝10～600，n＝1～60，p＝1～40，q＝1～4。3.一种生物基聚醚酯
‑
共
‑
聚乳酸共聚物的合成方法，其特征在于，包括以下制备步骤：a)将乳酸在合适温度合适真空度的条件下进行反应一段时间，得到乳酸低聚物；b)在惰性气体保护下，将二元酸与二元醇在合适温度条件下相混合，以酸与金属催化剂体系为催化剂，同时发生酯化和醚化反应；随后加入所述步骤a)所制备的乳酸低聚物进一步进行酯化反应一段时间，然后再进行缩聚反应一段时间得到生物基聚醚酯
‑
共
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聚乳酸共聚物。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述a中乳酸低聚物数均分子量为700～9000g/mol；5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述a反应温度为140～260℃，反应体系真空度为50～1000Pa，反应时间为12～48h。6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述b中的碳原子数量为2～30，更优选为乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸，或2,5
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呋喃二甲酸；所述b中的碳原子数量为2～30，为直链脂肪族二元醇类化合物，也可以为支链二元醇类化合物，本发明对此没有特殊的限制。更优选为乙二醇、1,3
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丙二醇、2
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甲基
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1,3
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丙二醇、2
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乙基
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1,3
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丙二醇、2
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甲基
‑2‑
乙基
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1,3
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丙二醇、2
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乙基
‑2‑
丙基
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1,3
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丙二醇、1,4
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丁二醇、1,3
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丁二醇、2,3
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丁二醇、新戊二醇、1,4
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戊二醇、1,3
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戊二...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶，何肇辉，刘飞飞，谭天伟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：