一种聚酯类化合物的反应型增塑剂、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酯类化合物的反应型增塑剂、其制备方法和应用，该增塑剂中含有极性酯键以及碳碳双键。含有酯键能够保证增塑剂分子与PBAT有很好的相容性，而且带有酯键的增塑剂能够与PBAT分子链产生很强的作用力，产生较高的增塑效果，降低加工温度。并且通过添加这种带有酯键的增塑剂，能够提高聚酯的阻隔性能。本发明专利技术提出的增塑剂还含有双键，通过添加一定含量的该种增塑剂到聚酯类化合物当中，通过紫外光或者电子束辐照等后处理手段，能够使双键之间发生聚合反应，在聚酯中形成三维网络，增加分子链之间的缠结，提高力学性能，同时也提高了其断裂伸长率。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯类化合物的反应型增塑剂、其制备方法和应用
本专利技术属于材料加工领域，更具体地，涉及一种增强增韧聚酯类化合物的反应型增塑剂、其制备方法和应用。
技术介绍
脂肪-芳香族共聚酯具有良好的生物降解性，且热稳定性好、力学性能优良,大大改善了原有脂肪族聚酯的性能，在未来具有很好的应用前景。PBAT作为该类聚酯化合物的代表，其拉伸强度在20MPa以上，断裂伸长可以达到500％，综合性能优异，但是PBAT作为可生物降解材料，加工的时候面临加工温度范围较窄，温度较高的问题。而且PBAT薄膜的断裂伸长率不够高，加入添加剂后其力学性能下降，容易出现撕裂等方面的问题。除此之外，PBAT薄膜由于是极性的酯键连接起来的，阻隔性能并不是非常优异。尤其在农业领域，需要薄膜具有较高的保水性能，因此在应用上面面临很多问题。为解决这方面的问题，可以在加工的时候向PBAT中添加阻隔剂，比如说有机蒙脱土等阻水性物质。但是通过添加剂阻隔物质的方法会带来加工价格高，制品性能下降，透光性差等方面的缺点。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种增强增韧聚酯类化合物的反应型增塑剂、其制备方法和应用，其目的在于通过化学合成制备一种含有酯键以及双键的增塑剂，通过向聚酯中加入该增塑剂，使聚酯具有更好的加工性能，并提高其断裂伸长率，同时由于该增塑剂中含有双键，经辐照处理后，能够显著提高聚酯的力学性能，由此解决现有技术的脂肪-芳香族共聚酯如PBAT加工困难、阻隔性不好，添加剂加入后力学性能下降、容易出现撕裂；阻隔添加剂加入后透光性不好、成本高等技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种反应型增塑剂，所述增塑剂含有酯键和碳碳双键。优选地，所述增塑剂具有如式(一)或式(二)所示的结构：其中，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12和R13各自独立地为H、C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素或氨基取代的C1-C20的烷基、卤素或氨基取代的C1-C20的烷氧基或卤代烃；Y为O，S，或NH；m和n为各自独立的自然数，优选地，m、n分别为0～18的自然数。优选地，所述增塑剂具有如式(三)、式(四)、式(五)或式(六)所示的分子结构按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的增塑剂的制备方法，将含有双键的羧酸或者酸酐酰氯化得到酰氯化合物，所述酰氯化合物与醇类化合物发生酯化反应。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的增塑剂的应用，应用于聚酯类化合物的增强增韧。优选地，所述增塑剂应用于聚酯类化合物的增强增韧时，添加所述增塑剂的质量分数为1％～50％。优选地，添加所述增塑剂的质量分数为1％～30％。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种聚酯类化合物的增强增韧方法，包括如下步骤：(1)将所述的增塑剂与聚酯类化合物混合均匀，得到混合物，所述混合物中所述增塑剂的质量百分数为1％～50％。优选地，所述的增强增韧方法，还包括步骤：(2)采用紫外光照射或者电子束辐照步骤(1)得到的混合物，即得到增强增韧后的聚酯。优选地，采用所述紫外光照射时，紫外光的波长范围为100～300nm，照射时间为1～50min。优选地，采用所述电子束辐照时，电子束辐照的强度为20～200kGy，辐照时间为1～20min。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种增强增韧的PBAT聚酯，所述增强增韧的PBAT聚酯包括质量分数为1％～50％所述的增塑剂，所述增塑剂用于对所述PBAT聚酯进行增强增韧。优选地，所述的增强增韧的PBAT聚酯，与纯PBAT聚酯相比，所述增强增韧的PBAT聚酯的拉伸强度提高了5.4％～40.8％，断裂伸长率提高了13.3％～130.5％总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。(1)本专利技术提出了一种含有极性酯键以及双键的增塑剂，含有酯键能够保证增塑剂分子与PBAT有很好的相容性，而且带有酯键的增塑剂能够与PBAT分子链产生很强的作用力，产生较高的增塑效果，降低加工温度。并且通过添加这种带有酯键的增塑剂，能够提高聚酯的阻隔性能。(2)本专利技术提出的增塑剂还含有双键，通过添加一定含量的该种增塑剂到聚酯类化合物当中，通过紫外光或者电子束辐照等后处理手段，能够使双键之间发生聚合反应，在聚酯中形成三维网络，增加分子链之间的缠结，提高力学性能，同时也提高了其断裂伸长率。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种用于聚酯增塑增强的反应型增塑剂，其含有极性酯键和碳碳双键，比如如式(一)或式(二)所示的结构其中，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12和R13各自独立地为H、C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素或氨基取代的C1-C20的烷基、卤素或氨基取代的C1-C20的烷氧基或卤代烃；Y为O，S，或NH；m和n各自独立地为自然数，优选地，m、n各自独立地为0～18的自然数。优选的增塑剂如式(三)、式(四)、式(五)和式(六)所示的分子结构：本专利技术提供的增塑剂的制备方法，可以通过将含有双键的羧酸或者酸酐酰氯化得到酰氯化合物，然后酰氯化合物与醇类化合物发生酯化反应即可得到。其中酰氯化合物的制备方法为：将含有双键的羧酸与氯化亚砜按照物质的量比例为1:5混合均匀后，在催化剂的作用下在90℃反应4～6h，得到所述的酰氯化合物。含有双键的羧酸比如：丙烯酸或如式(七)、式(八)或式(九)所示的分子：醇类化合物包括一元醇、一元硫醇、烷基胺或者含有羟基的内酯；一元醇例如甲醇、乙醇或异丙醇；一元硫醇比如乙硫醇；烷基胺比如正丁胺。具体地，对于式(一)所示的增塑剂，可以通过如下方法制备得到：(1)利用含有双键的羧酸，比如丙烯酸、2-丁烯酸，以及4-羟基-2丁烯酸(结构式如式(三)所示)与氯化亚砜在催化剂的作用下在90℃回流4～6h，得到酰氯化合物，其中羧酸与氯化亚砜的比例为1：5；(2)将酰氯化合物与一元醇/一元硫醇/烷基胺等化合物反应，该类化合物可以为甲醇、乙醇、异丙醇、乙硫醇、正丁胺等，制备得到式(一)所示的增塑剂，其中酰氯与一元醇的比例为1：1，反应温度为80℃，反应时间为12h，回流，惰性气体保护。对于式(二)所示的增塑剂，可以采用如下制备方法制备得到：(1)利用含有双键的羧酸，比如如式(四)、式(五)、式(六)所示的三种羧酸，与氯化亚砜在催化剂的作用下在在90℃回流6h，得到酰氯化合物，其中羧酸与氯化亚砜的比例为1:5；(2)三元醇与碳酸二甲酯在80℃条件下回流，得到含有羟基的内酯；其中三元醇可以为丙三醇，以四氢呋喃为溶剂，反应温度为80℃，回流；三元醇与碳酸二甲酯物质的量比例为1:1。(3)将酰氯化合物与含有羟基的内酯按照物质的量比例为1:1，在惰性气体保护下80℃回流反应30h，得到目标产物。本专利技术提供的增塑剂可应用于聚酯类化合物的增强增韧，包括增加所述聚酯类化合物的拉伸强度和断裂伸长率。将本专利技术的增塑剂以1～50w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应型增塑剂，其特征在于，所述增塑剂含有酯键和碳碳双键。

【技术特征摘要】
1.一种反应型增塑剂，其特征在于，所述增塑剂含有酯键和碳碳双键。2.如权利要求1所述的增塑剂，其特征在于，所述增塑剂具有如式(一)或式(二)所示的结构：其中，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12和R13各自独立地为H、C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素或氨基取代的C1-C20的烷基、卤素或氨基取代的C1-C20的烷氧基或卤代烃；Y为O，S，或NH；m和n为各自独立的自然数，优选地，m、n各自独立地为0～18的自然数。3.如权利要求2所述的增塑剂，其特征在于，所述增塑剂具有如式(三)、式(四)、式(五)或式(六)所示的分子结构4.一种如权利要求1～3任意一项所述的增塑剂的制备方法，其特征在于，将含有双键的羧酸或者酸酐酰氯化得到酰氯化合物，所述酰氯化合物与醇类化合物发生酯化反应。5.一种如权利要求1～3任意一项所述的增塑剂的应用，其特征在于，应用于聚酯类化合物的增强增韧。6.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述增塑剂应用于聚酯类化合物的增强增韧时，添加所述增塑剂的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：解孝林，李凯，王勇，周兴平，李晓静，薛志刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42