專利名稱：可降解飽和的聚酯酰胺脲及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料科學領域，特別是一類可降解飽和的聚酯酰胺脲及其制備方法和應用。
背景技術：
高分子材料給人們生活帶來便利、改善生活品質的同時，其產生的大量廢棄物也與日俱增，這些塑料廢棄物難以分解(普通塑料需100-150年才能完全分解掉)，因而造成了大量永久性垃圾(約占固體垃圾的7%-10%)。傳統(tǒng)塑料的大量使用己引起了嚴重的環(huán)境污染和資源短缺等環(huán)境問題，開發(fā)可完全生物降解的塑料是解決環(huán)境問題的有效途徑。如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羥基丁酸-羥基戊酸酯(PHBV)、聚乳酸(PLA)等各種脂肪族聚酯，己實現(xiàn)工業(yè)化，并在醫(yī)療日常塑料制品中獲得應用。近年來，有研究將酰胺結構引入脂肪族聚酯中，獲得了一類新的生物降解材料一生物降解性聚酯酰胺，其結構中同時含有酰胺結構與酯鍵，既保持了生物降解性，且在機械強度、柔韌性等方面有望超過脂肪族聚酯。合成新型生物降解材料因合成條件要求高，原料成本高以及能耗大等導致價格較貴，推廣應用存在一定的難度，且因為分子量達不到要求，往往力學性能較差。熱穩(wěn)定性也不好，在加工過程中易降解。尿素含有兩個氨基(-NH2),可與共聚物中的羥基(-0H)和羧基(-C00H)反應生成乙酰脲或二乙酰脲等線性結構。脲鍵，酰胺鍵都是易水解的化學鍵，而水解反應又是降解的先導，因而共聚物中尿素的引入可提高親水性，有利于水解，從而提高聚合物的降解性能。有專利報道，用尿素取代傳統(tǒng)的二胺類擴鏈劑在聚氨酯合成中得到應用，可以提高樹脂強度。尿素參與共聚，可提高聚酯的分子量，有利于解決降解材料分子量低的問題。湖南大學郭文迅利用尿素共聚改性聚酯得到不飽和的聚酯酰胺脲，在一次性用品的可降解材料、醫(yī)用骨內固定材料、組織工程支架材料、骨組織臨時替代物、藥品包衣或膠囊、藥物緩釋材料、紫外光固化油墨等領域有著較好的應用前景。據(jù)我們所查文獻資料顯示，利用尿素共聚合成飽和的可降解線性聚合物的研究未見報道。線性的聚合物較交聯(lián)后的不飽和聚合物易加工成型，有更好的韌性和降解性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一類新型可降解飽和的聚酯酰胺脲材料，其具有較好的降解性能、阻隔性能、力學性能和熱穩(wěn)定性能。本發(fā)明的另一目的在于提供上述這類新型可降解飽和的聚酯酰胺脲材料的制備方法。本發(fā)明還有一個目的在于提供上述一種新型可降解飽和的聚酯酰胺脲材料的應用，應用于農用地膜、垃圾袋、包裝材料、購物袋等的基體樹脂，并可回收作為水田、旱地作物的緩釋肥料。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種新型可降解飽和的聚酯酰胺脲材料，其預聚物結構式特征為
權利要求
1.一類可降解飽和的聚酯酰胺脲及其制備方法和應用，其預聚物結構式通式如下所示
2.按照權利要求3所述的環(huán)境可降解的聚酯酰胺脲樹脂的合成方法，其特征在于 步驟I所述二元酸(酸酐)二元醇尿素的摩爾比為2: l.fl. 0:0. 2 1.0，所述的反應溫度為110°C 260°C，反應時間為30 600分鐘。
3.所述的二元酸(酸酐)一定包含己二酸和丁二酸中的至少一種，可能包含鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸，對苯二甲酸二甲酯中的一種，己二酸或丁二酸占二元酸(酸酐)總摩爾數(shù)的50 %以上。
4.所述的二元醇為1，4-丁二醇或1，3- 丁二醇或一縮二乙二醇或乙二醇或丙二醇；步驟2所述的真空反應，反應時間為200-300分鐘，反應溫度為180°C 220°C，調節(jié)真空度至-0. 05^-0. 15MPa ;步驟3中所述聚酯酰胺脲低聚物與擴鏈劑的配比為擴鏈劑占低聚物質量分數(shù)的2% 10%，反應溫度為60°C 200°C，反應時間為10(T200分鐘；步驟4所述的納米SiO2或MMT的質量數(shù)為體系總質量數(shù)的0% 20%。
5.該類高分子量可降解的聚酯酰胺脲樹脂可直接使用納米SiO2或MMT填充改性，得到納米SiO2或MMT填充改性的聚酯酰胺脲樹脂。
6.根據(jù)權利要求I所述的聚酯酰胺脲預聚物，其特征在于所述的聚酯酰胺脲預聚物為淡黃色石蠟狀固體。
7.按照權利2要求所述的可降解的聚酯酰胺脲樹脂和權利4要求所述的納米SiO2或納米級O-MMT填充改性的聚酯酰胺脲樹脂，其特征在于可用于制備環(huán)境可降解的農用地膜，垃圾袋，包裝材料、花盆、購物袋、醫(yī)學用品等；用后可作為水田、旱地作物的緩釋肥料；該類樹脂還有成本較低等優(yōu)點。
8.以下對本發(fā)明做出進一步說明 本設計采用廉價原料尿素、常用不貴原料己二酸、丁二酸、1，4- 丁二醇、1，3- 丁二醇、一縮二乙二醇、乙二醇、丙二醇、鄰苯二甲酸酐、對苯二甲酸二甲酯和間苯二甲酸合成制備得到了成本較低、可降解、用后可作緩釋肥料的聚酯酰胺脲樹脂，該類樹脂及其填充改性樹脂可望用作農用地膜、垃圾袋、包裝材料、購物袋等的基體樹脂，并可回收作為水田、旱地作物的緩釋肥料，因此有較高的應用價值。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一類可降解飽和的聚酯酰胺脲及其制備方法和應用。該類聚酯酰胺脲材料采用尿素、二酸(己二酸、丁二酸、間苯二甲酸)、二醇(1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、一縮二乙二醇、乙二醇、丙二醇)為原料，甲苯二異氰酸酯(TDI)或4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)(MDI)或六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)或對苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)或雙惡唑啉(BOZ)為擴鏈劑，其中二酸可用部分鄰苯二甲酸酐或對苯二甲酸二甲酯代替。在惰性氣體氛圍下經熔融縮聚、真空縮聚及擴鏈反應，合成一類可降解、低成本、高阻隔性能、力學性能較好的聚酯酰胺脲樹脂。本發(fā)明的合成方法工藝簡單、多樣，因而適于工業(yè)生產。該類聚合物可望用作包裝材料、農用地膜、購物袋等的基體樹脂，并可回收作為水田、旱地作物的緩釋肥料。
文檔編號C08L77/12GK102702512SQ20121020963
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權日2012年6月25日
發(fā)明者劉亦武, 劉躍軍, 謝偉 申請人:湖南工業(yè)大學