接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物及制备方法技术

技术编号:17767844 阅读:51 留言:0更新日期:2018-04-21 21:24
本发明专利技术涉及一种热塑性纤维素、微生物合成聚酯、反应性单体和引发剂的共混物,主要解决现有技术中热塑性纤维素低温加工过程中粘度高,加工工艺受限的技术问题。本发明专利技术通过采用接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,以质量份数计,包括以下组分:1)20至80份的热塑性纤维素;2)80至20份的微生物合成聚酯;3)0.1至10份的反应性单体;其特征在于所述共混物中反应性单体至少接枝到热塑性纤维素与微生物合成聚酯其一之上的技术方案,较好地解决了该问题,可以应用于可生物降解材料的低温热塑加工工艺中。

【技术实现步骤摘要】
接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物及制备方法
本专利技术属于接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯的共混物材料领域,具体渉及一种具有特殊流变性质的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯的共混物,本专利技术还渉及一种制备具有特殊流变性质的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物的方法。技术背景纤维素是地球上储量最多的有机高分子,也是每年可再生量最多的生物质材料。纤维素是绿色植物细胞壁中的结构材料,木本植物含有约30-40%的纤维素、棉花纤维则含有约90%的纤维素。纤维素的主要工业用途为纸张和纸板,另有少量纤维素用于制备如赛璐酚(Cellophane)、粘胶(Rayon)等再生纤维素以及一些纤维素衍生物。由于纤维素是植物通过光合作用把大气中的二氧化碳与水转化成的天然高分子,因此纤维素中的碳元素属于近期固定的碳而不同于石油或煤炭等化石燃料及其石化产品中的数百万年之前固定的碳元素,不同时期固定的碳元素可以通过14C同位素标定法进行检测。由于这些差别,基于生物质原料制备的生物基高分子材料相对于石油基高分子材料具有原料低碳的优势,再采用低能耗和低碳排放的生产工艺,就可以生产出绿色低碳的高分子材料。出于此类考虑,天然高分子,包括纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、甲壳素等,及其衍生物和材料在全球受到了日益增加的关注和研发,以开发出优质的绿色低碳环保材料。而经过生命循环评估(LifeCycleAssessment)确认的绿色低碳材料的广泛应用,将有助于支持绿色生产和绿色生活方式,为降低大气中的温室效应气体(二氧化碳等)的含量和缓解全球的气候变化做出贡献。虽然纤维素具有原料上的低碳优点,但作为塑料材料应用的纤维素量很少,这是由于纤维素的热分解温度低于其熔点而不具有热塑性质。为克服纤维素的这一缺陷,研究人员开发出了溶液法生产的再生纤维素,即把纤维素或纤维素衍生物先溶解在溶剂中,经过溶液加工成型,制备成薄膜或纺丝后再转变为纤维素,纺织工业中的粘胶纤维即采用这种方法制备。另外对于纤维素衍生物当其每个重复脱水葡萄糖单元上的三个羟基经足够的化学转变后,也能具有较低的熔化或塑化温度,可以进行有限的热塑加工,成为热塑性纤维素,这类材料包括一定取代度的纤维素酯和纤维素醚。由于这类纤维素衍生物的产量和产品种类有限,而工业化的此类产品的粘度比较高,在较低加工温度下尤其明显,不适合需要低熔体粘度的加工方法如纺丝、注塑等;目前纤维素酯和纤维素醚有很大一部分用作涂料或胶黏剂领域的添加剂【高振华,邸明伟,《生物质材料及应用》,2008】。因此,从加工应用的角度,有开发低粘度且具有良好加工性能的热塑性纤维素衍生物的技术需求,以满足相关原料的市场需求。截至目前,尚未有文献报导接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物的特殊流变行为,并且现有技术中没有提供有效降低热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物的熔体粘度的方法,使这一类共混物的应用受到了限制。本专利技术公布了一种有效降低热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物熔体粘度的连续熔融挤出方法,发现了意想不到的现象与结果,并公布了具有特殊流变性质的共混物组成。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题之一是现有技术中热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物熔体粘度过高而不能应用于需要低熔体粘度的领域的问题,提供一种具有特殊流变性质的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,该共混物可以有效地把共混物的粘度“意想不到”地降到低于热塑纤维素和微生物合成聚酯起始原料,并远低于两者的共混加成理论粘度;使得该共混物具有在较低温度下实现制膜、注塑、纺丝等加工性能,优于现有技术同类共混物,并且由于共混物熔体粘度低,可使其在加工过程中更加节能。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种制备具有特殊流变性质的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物材料的方法,该方法得到的共混物的熔体粘度在低剪切速率(100s-1)条件下比两种主要起始原料的共混加成理论值至少低约50%;在高剪切速率(1363s-1)条件下比两种主要起始原料的共混加成理论值至少低45%。为了解决上述技术问题之一,本专利技术所采用的技术方案为:一种具有特殊流变性质的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,以质量份数计,包括以下组分:(1)20至80份的热塑性纤维素;(2)80至20份的微生物合成聚酯;(3)0.1至10份的反应性单体;其中,所述共混物中反应性单体至少接枝到热塑性纤维素与微生物合成聚酯中的一种之上。上述技术方案中,所述共混物的熔体粘度优选在低剪切速率100s-1条件下比两种主要起始原料的共混加成理论值至少低50%;在高剪切速率1363s-1条件下比两种主要起始原料的共混加成理论值原料至少低45%。上述技术方案中,所述的“两种主要起始原料”指的就是热塑性纤维素与微生物合成聚酯。上述技术方案中,所述的热塑性纤维素的取代度优选大于1.0;更适合的纤维素衍生物的取代度为大于1.5,特别适合的纤维素衍生物的取代度为大于2.0。上述技术方案中,所述的热塑性纤维素优选为醋酸丁酸纤维素酯、醋酸戊酸纤维素酯、醋酸己酸纤维素酯、醋酸庚酸纤维素酯、醋酸辛酸纤维素酯、醋酸壬酸纤维素酯、醋酸癸酸纤维素酯、醋酸月桂酸纤维素酯、醋酸软脂酸纤维素酯、醋酸硬脂酸纤维素酯、丙酸丁酸纤维素酯、丙酸戊酸纤维素酯、丙酸己酸纤维素酯、丙酸庚酸纤维素酯、丙酸辛酸纤维素酯、丙酸壬酸纤维素酯、丙酸癸酸纤维素酯、丙酸月桂酸纤维素酯、丙酸软脂酸纤维素酯、丙酸硬脂酸纤维素酯等。上述技术方案中,所述的微生物合成聚酯为由微生物发酵方法制备的既可以完全生物降解又完全生物基的聚酯。上述技术方案中,所述的微生物合成聚酯优选为:聚3-羟基丁酸酯(PHB),聚3-羟基戊酸酯(PHV),聚3-羟基己酸酯(PHH),聚3-羟基庚酸酯,聚3-羟基辛酸酯,聚3-羟基壬酸酯,聚3-羟基癸酸酯,聚3-羟基癸酸酯,聚3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基硬脂酸酯等微生物合成的均聚酯以及聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯(PHBV,P3HB3HV),聚3-羟基丁酸-4羟基丁酸酯(P3HB4HB),聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯(PHBHx或3HBHx),聚3-羟基丁酸-3-羟基庚酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基辛酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基壬酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基硬脂酸酯;聚3-羟基戊酸-3-羟基己酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基庚酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基辛酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基壬酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基硬脂酸酯;聚3-羟基己酸-3-羟基庚酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基辛酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基壬酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基己酸-3-羟基硬脂酸酯;聚3-羟基庚酸-3-羟基辛酸酯,聚3-羟基庚酸-3-羟基壬酸酯,聚3-羟基庚酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基庚酸-3-羟基月桂酸酯,聚3本文档来自技高网
...
接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物及制备方法

【技术保护点】
一种接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,以质量份数计,包括以下组分:(1)20至80份的热塑性纤维素;(2)80至20份的微生物合成聚酯;(3)0.1至10份的反应性单体;其特征在于所述共混物中反应性单体至少接枝到热塑性纤维素与微生物合成聚酯其一之上。

【技术特征摘要】
1.一种接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,以质量份数计,包括以下组分:(1)20至80份的热塑性纤维素;(2)80至20份的微生物合成聚酯;(3)0.1至10份的反应性单体;其特征在于所述共混物中反应性单体至少接枝到热塑性纤维素与微生物合成聚酯其一之上。2.根据权利要求1中所述的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,其特征在于所述的共混物的熔体粘度在低剪切速率100s-1条件下比两种主要起始原料的共混加成理论值至少低约50%,在高剪切速率1363s-1条件下比两种主要起始原料的共混加成理论值原料至少低45%。3.根据权利要求1中所述的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,其特征在于所述的热塑性纤维素的取代度大于1.0。4.根据权利要求1中所述的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,其特征在于所述热塑性纤维素为醋酸丁酸纤维素酯、醋酸戊酸纤维素酯、醋酸己酸纤维素酯、醋酸庚酸纤维素酯、醋酸辛酸纤维素酯、醋酸壬酸纤维素酯、醋酸癸酸纤维素酯、醋酸月桂酸纤维素酯、醋酸软脂酸纤维素酯、醋酸硬脂酸纤维素酯、丙酸丁酸纤维素酯、丙酸戊酸纤维素酯、丙酸己酸纤维素酯、丙酸庚酸纤维素酯、丙酸辛酸纤维素酯、丙酸壬酸纤维素酯、丙酸癸酸纤维素酯、丙酸月桂酸纤维素酯、丙酸软脂酸纤维素酯、丙酸硬脂酸纤维素酯中的至少一种。5.根据权利要求1中所述的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,其特征在于所述的微生物合成聚酯包括聚3-羟基丁酸酯,聚3-羟基戊酸酯,聚3-羟基己酸酯,聚3-羟基庚酸酯,聚3-羟基辛酸酯,聚3-羟基壬酸酯,聚3-羟基癸酸酯,聚3-羟基癸酸酯,聚3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基硬脂酸酯等均聚羟基脂肪酸酯中的至少一种。6.根据权利要求1中所述的接枝改性的热塑性纤维素与微生物合成聚酯共混物,其特征在于所述的微生物合成聚酯包括由两种或两种以上羟基脂肪酸酯形成的共聚酯,优选为聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯,聚3-羟基丁酸-4羟基丁酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基庚酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基辛酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基壬酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基丁酸-3-羟基硬脂酸酯;聚3-羟基戊酸-3-羟基己酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基庚酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基辛酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基壬酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基癸酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基月桂酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基软脂酸酯,聚3-羟基戊酸-3-羟基硬脂...

【专利技术属性】
技术研发人员:詹姆斯·洪学·王周炳贾钦
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1