聚酯的合成方法和应用及其进展

线形饱和脂族聚酯的合成
二元酸和二元醇缩聚、羟基酸自缩聚或内酯 开环聚合，均可形成线形聚酯。 此外，开环聚合也是合成脂族聚酯的方法。 乳酸经自聚成环状二聚体内交酯，提纯后，可开 环聚合成高分子量的聚乳酸。己内酯、新戊内酯 经开环聚合，都可以合成相应的聚酯。
线形饱和脂族聚酯的应用
除聚草酸乙二醇酯以外，线形饱和脂族聚酯的熔点 （50~60℃）和强度都很低，而且不耐溶剂，易水解，不 能用作结构材料。但可用作聚氨酯的预聚物，也可根据其 柔性、易降解等特点，合成易降解聚合物。举例如下： 1. 聚酯二醇，是聚氨酯的预聚物，由二元酸（己二 酸）和过量乙二醇或丁二醇线形缩聚而成，分子量为 3000~5000，分子链两端均为羟基，进一步与二异氰酸酯 反应，即成聚氨酯。 2. 聚乳酸，可用作控制释放药物载体或可降解的缝 合线。100℃和1000Pa压力下，先使乳酸脱水，继用0.2% 对甲苯磺酸作酯化的催化剂，0.5%氯化亚锡作缩聚的催化 剂，在160℃和0~1300Pa下熔融缩聚30h，可得分子量 8000以上的聚乳酸。
聚乳酸的合成方法——开环聚合法
目前以乳酸为原料合成聚乳酸主要有两条合成路线: 开环聚合法与直接缩聚法。 开环聚合，首先由乳酸脱水环化制成丙交酯，再将重结晶的丙交 酯进行开环反合成聚乳酸。此种合成方法易于控制、工艺成熟，并且 合成出的聚乳酸分子量可以高达上百万，是目前合成聚乳酸的主要工 业化生产路线。但这种合成方法的缺点是丙交酯作为反应中间产物需 要用一定的有机溶剂不断结晶提纯、干燥，从而造成该方法操作复杂、 工艺流程长、生产成本高，无法与通用塑料相竞争，影响聚乳酸及其 衍生物产品的使用与推广。 开环聚合法可分为两步，第一步，乳酸脱水环化生成丙交酯;
PET的应用
PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯的商品名，主链中的苯 环可提高聚酯的刚性、强度和熔点（265℃），亚乙基则 赋予聚酯柔性，综合两方面性能，才使PET成为质优的合 成纤维。PET还可制作双向拉伸薄膜，用于胶卷、磁带片 基，并可用作工程塑料，如瓶料。 还有许多PET类改性品种，如聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT），熔点降低（232℃），加工性能变好；对苯二 甲酸与丁二醇、乙二醇三元共缩聚物，刚性和熔点降低不 多，流动性和熔纺性能却有所改善；最近还发展了聚对苯
聚乳酸的应用
聚乳酸(poly-lactic acid PLLA)是脂肪族中最典型的一种生物降解塑料， 无刺激、无毒无污染，拥有很好的生物降解性、可吸收性以及相容性。将废弃 的聚乳酸材料置于水或土壤中，自然界中的微生物会在酸、碱以及水的作用下 一个月内将其降解为无污染的CO2和H20 ，生成的CO2和H20又通过光合作 用生成淀粉起始原料，因此是一类可自然循环的环境友好型合成高分子材料。 又因为聚乳酸主要是以可再生资源为原料生成的，从而降低对不可再生资源的 依赖，这在一定程度上可以缓解日益严峻的能源危机。 聚乳酸主要是以玉米、小麦、木薯等一些植物中提取的淀粉为最初原料， 通过分解生成葡萄糖，再用乳酸菌对其进行发酵得到乳酸，最后再通过聚合反 应生成具有一定分子量的聚乳酸。近年来，聚乳酸的生物降解性以及降解产物 的安全性都己通过美国食品药物管理局(FDA)的检测认证。如今，聚乳酸己广 泛使用于注射用微胶囊、临床免拆手术缝合线、药物控制释放材料、埋植剂和 人造尿道、食管、皮肤、骨骼以及人造手术骨钉、眼科材料等。将聚乳酸作为 原料制成药物缓释性载体、组织缺损修补以及骨折内固定材料等均己实现工业 化生产。并且聚乳酸在农业、工业以及日常生活等领域也显示出广阔的使用前 景.
聚酯概述
聚酯是主链上有—COO—酯基团的杂链聚合物。带酯侧链 的聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯酸乙烯酯、纤维素酯类 等，都不能称作聚酯。 聚酯种类很多，包括酯族和芳族、饱和和不饱和、线形和 体形，主要代表有： （1） 线形饱和脂族聚酯，如聚酯二醇，用作聚氨酯的预 聚物。 （2） 线形（半）芳族聚酯，如PET，用作合成纤维和工 程塑料； （3） 不饱和聚酯，主链中留有双键的结构预聚物，与苯 乙烯掺混，用于增强塑料； （4） 醇酸树脂，属于线形或支链形无规预聚物，残留集 团可进一步交联固化，用做涂料。
第二步，由精制的丙交酯，在催化剂的作用下ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环聚合制得较高分子量 的聚乳酸。
聚乳酸的合成方法——直接缩聚法
直接缩聚法是通过乳酸单体间的相互脱水、酯化，从而逐步缩聚成聚乳酸。 直接缩聚主要分为溶液缩聚与熔融缩聚两种。 溶液聚合法 在缩聚反应中使用一种既能够溶解聚合物又不参与缩聚反应的有机溶剂， 在一定温度、压强下，反应生成的水与有机溶剂进行共沸而被排除去，但共沸 体系中夹带的乳酸单体、丙交酯则经过脱水后再返回到反应容器中继续参与反 应，这样促进反应向正方向进行，从而获得分子量较高的反应物，这就是溶液 聚合法。 熔融聚合法 熔融缩聚是在高于聚合物熔点的温度下进行的，整个反应体系处于熔融 状态，不加任何介质，只有聚合物本身及催化剂等助剂在热的作用下进行聚合。 反应所产生的水等副产物通过惰性气体或者真空而不断被排出，促进反应向正 方向移动。熔融缩聚的反应温度、时间、真空度及催化剂的选择、含量等因素 都会对产物造成不同程度的影响，因此要通过熔融缩聚制得高分子量的聚乳酸 就需要重点研究反应的最佳条件。
聚乳酸的合成方法——其他方法
1.反应挤出聚合 反应挤出聚合是将反应物、催化剂以及引发剂等加入到挤出机中进行连续挤出， 实现反应物的物理变化和化学反应，从而合成高分子量产物的过程。通过控制挤出机 的工艺参数以及螺块的组合来控制反应条件，使反应在最佳的条件下进行。 2.固相聚合 固相缩聚就是将反应物加热至玻璃化温度以上、熔点以下进行的一种聚合方法。 其反应机理为:乳酸低聚物中存在晶区和非晶区，大分子链被“冻结”形成结晶区; 而官能团末端基等被排斥在非晶区，当获得足够能量时，它们可通过扩散与晶区表面 的官能团末端基发生反应，使分子链发生增长，从而获得高分子量的聚乳酸。而这些 增长的分子链聚结在晶区与非晶区的边缘，又可以促进聚合物结晶度的增加，使体系 中更多的小分子单体、官能团末端基以及催化剂聚集到非晶区，有利于端基间发生酯 化反应，提高产物的分子量。 3.扩链聚合 为了增大产物分子量，可以在反应过程中加入合适的扩链剂，扩链剂上的活性官 能团跟聚合物上的端基发生反应使聚合物主链增长从而提高分子量。聚乳酸合成反应 中常用的扩链剂有二异氰酸酯、环氧化物等。