專利名稱：一種生物質改性聚合物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質改性聚合物及其制備方法和應用。
背景技術：
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種性能優良的通用高分子材料，廣泛應用于各個領域，如滌綸絲的生產，薄膜及飲料瓶的制造，但是PET在自然界中降解速度很慢，對環境造成污染。近幾年人們對生物降解材料進行了廣泛研究。如把生物質資源和合成聚合物通過共混制備成可生物降解型材料，這種研究的開展，為解決廢棄塑料的污染開辟了一條新途徑。淀粉、纖維素等生物質作為一類多糖基復合高分子，具有完全降解、可再生、價格低廉及來源廣泛的優點，越來越受到人們關注。由于親水性的淀粉和疏水性聚酯是不相容的，簡單的物理共混體系的耐水性和力 學性能改善并不令人滿意，也不能從根本上解決PET難降解的問題。利用淀粉和纖維素化學改性PET可以賦予淀粉/PET、纖維素/ PET體系更廣泛的應用。
US3950282和US3386932分別公開了一種含有纖維素嵌段共聚物的制備方法。該類方法先將纖維素降解得到短鏈的纖維素，再通過酯化、酰化等方法保護羥基，然后酸化得到含有還原性端羥基，用二異氰酸酯與聚酯進行偶聯，最后脫保護基得到目標共聚物。該法制得的聚合物依次經過酸解-保護-偶聯-脫保護等步驟，工藝流程較長，成本較高。Lee 等在《PolymerChemistry Edition》第 20 卷 4 期 P997-1009 “Amylose -polyester block copolymers”中報道了用直鏈淀粉與PET偶聯制備含淀粉鏈段嵌段聚合物。使用的直鏈淀粉無需降解直接將羥基保護，再酸化得到含有還原性端羥基，然后依次進行偶聯反應和脫保護，得到特性粘數[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和脫保護過程，操作較繁雜。淀粉、纖維素的多羥基結構決定了其具有較高的反應活性，高溫下與聚酯進行偶聯容易發生交聯反應形成既不熔融也不溶解的產物，為此通常使用的方法是將糖環上的羥基進行選擇性保護。PET的熔點一般很高(270-280°C)，這就使得淀粉、纖維素等生物質很難直接通過熔融聚合的方法獲取高特性粘數的聚合物材料，而在較低溫度下直接將淀粉、纖維素等生物質通過溶液直接與PET聚合，不僅聚合緩慢、效率低，而且制備的聚合物特性粘數偏低([Π]〈0. 6 dl/g)很難達到材料加工性能的要求。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種生物質改性聚合物及其制備方法和應用。該生物質改性聚合物不僅特性粘數高、不交聯、易于加工、具有生物降解性能，而且制備方法簡單、能夠快速聚合、成本低，適于作為高分子材料進行工業應用。一種生物質改性聚合物，具有如下結構
權利要求
1.一種生物質改性聚合物，具有如下結構
2.權利要求I所述的生物質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，在偶聯劑二異氰酸酯的存在下進行聚合反應制得生物質改性聚合物，反應溫度為9(Tl20°C，反應時間3 24h，所述的改性PET為對苯二甲酸或酯與乙二醇和長鏈二元醇或內酯的聚合產物，其中，對苯二甲酸或酯與二元醇的摩爾比為1:1。
3.根據權利要求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.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于所述的淀粉原料與改性PET的質量比為1:1 1:20。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述的偶聯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.根據權利要求2或5所述的方法，其特征在于所述的偶聯劑二異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯，偶聯劑二異氰酸酯與改性PET的摩爾比為2:1。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述的長鏈二元醇包括結構通式為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.根據權利要求2或7所述的方法，其特征在于所述的長鏈二元醇為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.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述的內酯為能夠開環形成長鏈端羥基的任意一種內酯。
10.權利要求I所述的改性聚合物作為纖維、各類塑料制品、包裝材料以及膠黏劑材料的應用。
全文摘要
本發明公開一種生物質改性聚合物及其制備方法和應用。該生物質改性聚合物以改性PET和淀粉作為原料，以二甲基亞砜為溶劑，在偶聯劑二異氰酸酯的存在下進行聚合反應制得，反應溫度為90~120℃，反應時間3~24h，所述的改性PET為對苯二甲酸或酯與乙二醇和長鏈二元醇或內酯的聚合產物，其中，對苯二甲酸或酯與二元醇的摩爾比為1:1。該生物質改性聚合物不僅特性粘數高、不交聯、易于加工、具有生物降解性能，而且制備方法簡單、能夠快速聚合、成本低，適于作為高分子材料進行工業應用。
文檔編號B65D65/46GK102863626SQ201110188429
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者王鑫, 黎元生, 喬凱, 金平 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院