專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生物質(zhì)改性聚合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)改性聚合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種性能優(yōu)良的通用高分子材料，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如滌綸絲的生產(chǎn)，薄膜及飲料瓶的制造，但是PET在自然界中降解速度很慢，對(duì)環(huán)境造成污染。近幾年人們對(duì)生物降解材料進(jìn)行了廣泛研究。如把生物質(zhì)資源和合成聚合物通過(guò)共混制備成可生物降解型材料，這種研究的開(kāi)展，為解決廢棄塑料的污染開(kāi)辟了一條新途徑。淀粉、纖維素等生物質(zhì)作為一類(lèi)多糖基復(fù)合高分子，具有完全降解、可再生、價(jià)格低廉及來(lái)源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們關(guān)注。由于親水性的淀粉和疏水性聚酯是不相容的，簡(jiǎn)單的物理共混體系的耐水性和力 學(xué)性能改善并不令人滿意，也不能從根本上解決PET難降解的問(wèn)題。利用淀粉和纖維素化學(xué)改性PET可以賦予淀粉/PET、纖維素/ PET體系更廣泛的應(yīng)用。
US3950282和US3386932分別公開(kāi)了一種含有纖維素嵌段共聚物的制備方法。該類(lèi)方法先將纖維素降解得到短鏈的纖維素，再通過(guò)酯化、?；确椒ūＷo(hù)羥基，然后酸化得到含有還原性端羥基，用二異氰酸酯與聚酯進(jìn)行偶聯(lián)，最后脫保護(hù)基得到目標(biāo)共聚物。該法制得的聚合物依次經(jīng)過(guò)酸解-保護(hù)-偶聯(lián)-脫保護(hù)等步驟，工藝流程較長(zhǎng)，成本較高。Lee 等在《PolymerChemistry Edition》第 20 卷 4 期 P997-1009 “Amylose -polyester block copolymers”中報(bào)道了用直鏈淀粉與PET偶聯(lián)制備含淀粉鏈段嵌段聚合物。使用的直鏈淀粉無(wú)需降解直接將羥基保護(hù)，再酸化得到含有還原性端羥基，然后依次進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)和脫保護(hù)，得到特性粘數(shù)[H]為0.53 dl/g的聚合物。該法得到的聚合物粘度較低并不能完全滿足材料加工性能要求，而且淀粉中的羥基仍需保護(hù)和脫保護(hù)過(guò)程，操作較繁雜。淀粉、纖維素的多羥基結(jié)構(gòu)決定了其具有較高的反應(yīng)活性，高溫下與聚酯進(jìn)行偶聯(lián)容易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成既不熔融也不溶解的產(chǎn)物，為此通常使用的方法是將糖環(huán)上的羥基進(jìn)行選擇性保護(hù)。PET的熔點(diǎn)一般很高(270-280°C)，這就使得淀粉、纖維素等生物質(zhì)很難直接通過(guò)熔融聚合的方法獲取高特性粘數(shù)的聚合物材料，而在較低溫度下直接將淀粉、纖維素等生物質(zhì)通過(guò)溶液直接與PET聚合，不僅聚合緩慢、效率低，而且制備的聚合物特性粘數(shù)偏低([Π]〈0. 6 dl/g)很難達(dá)到材料加工性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)改性聚合物及其制備方法和應(yīng)用。該生物質(zhì)改性聚合物不僅特性粘數(shù)高、不交聯(lián)、易于加工、具有生物降解性能，而且制備方法簡(jiǎn)單、能夠快速聚合、成本低，適于作為高分子材料進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。一種生物質(zhì)改性聚合物，具有如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)改性聚合物，具有如下結(jié)構(gòu)
2.權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)改性聚合物的制備方法以改性PET和淀粉作為原料，以二甲基亞砜為溶劑，在偶聯(lián)劑二異氰酸酯的存在下進(jìn)行聚合反應(yīng)制得生物質(zhì)改性聚合物，反應(yīng)溫度為9(Tl20°C，反應(yīng)時(shí)間3 24h，所述的改性PET為對(duì)苯二甲酸或酯與乙二醇和長(zhǎng)鏈二元醇或內(nèi)酯的聚合產(chǎn)物，其中，對(duì)苯二甲酸或酯與二元醇的摩爾比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的淀粉原料包括玉米淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、麥子淀粉、紅薯淀粉中任何一種或幾種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述的淀粉原料與改性PET的質(zhì)量比為1:1 1:20。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的偶聯(lián)劑二異氰酸酯包括六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯中的一種或幾種混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的方法，其特征在于所述的偶聯(lián)劑二異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯，偶聯(lián)劑二異氰酸酯與改性PET的摩爾比為2:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的長(zhǎng)鏈二元醇包括結(jié)構(gòu)通式為HO(CH2)nOH (n=6 10)脂肪族二元醇、聚乙二醇HO (CH2CH2O)nOH (m=2 20)和聚丙二醇HO (CH2CH2CH2O)nOH (m=2 10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的方法，其特征在于所述的長(zhǎng)鏈二元醇為1，6-己二醇、I,10-癸二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚丙二醇500中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的內(nèi)酯為能夠開(kāi)環(huán)形成長(zhǎng)鏈端羥基的任意一種內(nèi)酯。
10.權(quán)利要求I所述的改性聚合物作為纖維、各類(lèi)塑料制品、包裝材料以及膠黏劑材料的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種生物質(zhì)改性聚合物及其制備方法和應(yīng)用。該生物質(zhì)改性聚合物以改性PET和淀粉作為原料，以二甲基亞砜為溶劑，在偶聯(lián)劑二異氰酸酯的存在下進(jìn)行聚合反應(yīng)制得，反應(yīng)溫度為90~120℃，反應(yīng)時(shí)間3~24h，所述的改性PET為對(duì)苯二甲酸或酯與乙二醇和長(zhǎng)鏈二元醇或內(nèi)酯的聚合產(chǎn)物，其中，對(duì)苯二甲酸或酯與二元醇的摩爾比為1:1。該生物質(zhì)改性聚合物不僅特性粘數(shù)高、不交聯(lián)、易于加工、具有生物降解性能，而且制備方法簡(jiǎn)單、能夠快速聚合、成本低，適于作為高分子材料進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號(hào)B65D65/46GK102863626SQ201110188429
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者王鑫, 黎元生, 喬凱, 金平 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院