高强度高模量聚酯-聚碳酸酯共聚物、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高强度高模量聚酯

【技术实现步骤摘要】
高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种聚酯
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聚碳酸酯共聚物，具体涉及一种高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物及其制备方法与应用，属于高分子材料


技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)是一种商品化的热塑性可降解聚酯塑料，由柔性的脂肪链段和刚性的芳香链段组成，综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能，在农用地膜、快递包装、外卖包装、一次性塑料包装如购物袋和垃圾袋、一次性餐具和3D打印等领域具有广泛应用。在全球禁塑令日趋严格的形势下，PBAT的可降解优势愈发得以凸显，但是这样也造成了PBAT价格的迅猛上涨。自2020年全球限塑、禁塑政策陆续发布以来，PBAT的价格已经由2～2.2万元/吨上涨到2.4～2.6万元/吨。因此，有必要采取有效方法降低其成本。此外，PBAT的拉伸强度和拉伸模量偏低，在降低成本的同时，也可以提高其拉伸强度和拉伸模量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物、其制备方法及应用，以降低PBAT的成本，并克服现有PBAT强度、模量偏低的缺点。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]本专利技术的一些实施例提供了一种高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的制备方法，其包括：
[0006](1)在保护性气氛下，使包含碳酸二酯、第一种二元醇、第一酯交换催化剂的第一混合反应体系在90～220℃进行酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，形成第一中间产物；
[0007](2)在保护性气氛下，使包含对苯二甲酸和/或其酯化物、己二酸和/或其酯化物、第二种二元醇、第二酯化或酯交换催化剂的第二混合反应体系在150～240℃进行酯化或酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，获得第二中间产物；
[0008](3)使包含第一中间产物、第二中间产物、缩聚催化剂和稳定剂的第三混合反应体系在真空条件下于200～295℃进行缩聚反应，获得高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物；
[0009]或者，所述制备方法包括：
[0010](i)在保护性气氛下，使包含碳酸二酯、第一种二元醇、第一酯交换催化剂的第一混合反应体系在90～220℃进行酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，形成第一中间产物；
[0011](ii)在保护性气氛下，使包含对苯二甲酸和/或其酯化物、己二酸和/或其酯化物、第二种二元醇、第一中间产物、第二酯化或酯交换催化剂的第四混合反应体系在150～240℃进行酯化或酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，获得第三中间产物；
[0012](iii)使包含第三中间产物、缩聚催化剂和稳定剂的第五混合反应体系在真空条件下于200～295℃进行缩聚反应，获得高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物；
[0013]其中，所述第一种二元醇包括环状二元醇，或者脂肪二元醇和环状二元醇的组合，第二种二元醇包括脂肪二元醇和环状二元醇的组合，所述脂肪二元醇包括1，4
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丁二醇，所述环状二元醇包括2，8
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喹啉二醇、三环癸烷二甲醇中的任意一种或两种的组合。
[0014]本专利技术的一些实施例还提供了由前述制备方法合成的高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物。
[0015]在一些实施例中，所述高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的拉伸强度不低于17.0MPa，拉伸模量不低于95.0MPa。
[0016]本专利技术的一些实施例还提供了一种用于合成高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的组合物，其包括：
[0017]组分(a)，包括对苯二甲酸和/或其酯化物；
[0018]组分(b)，包括己二酸和/或其酯化物；
[0019]组分(c)，包括碳酸二酯；
[0020]组分(d)，包括第一种二元醇，以及
[0021]组分(e)，包括第二种二元醇；
[0022]其中，所述第一种二元醇包括环状二元醇，或者脂肪二元醇和环状二元醇的组合，第二种二元醇包括脂肪二元醇和环状二元醇的组合，所述脂肪二元醇包括1，4
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丁二醇，所述环状二元醇包括2，8
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喹啉二醇、三环癸烷二甲醇中的任意一种或两种的组合。
[0023]本专利技术的一些实施例还提供了所述高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的用途，例如制备包装材料(如包装袋、包装薄膜等)、容器(如购物袋)、地膜等领域中的用途。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0025](1)本专利技术在酯化或酯交换反应结束后，在保护性气氛作用下降低温度至室温并保持一段时间，以及缩聚反应开始前，在室温条件下开始抽真空至较高真空度后再升温至缩聚温度，较传统的不含降温步骤以及在高温条件下开始抽真空的工艺相比，可以避免产物发生高温氧化等副反应，得到无色或白色的高品质产物；
[0026](2)本专利技术选用的碳酸二酯价格便宜，通过共聚的方式引入到聚酯
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聚碳酸酯共聚物结构中，可以明显降低生产成本；
[0027](3)本专利技术将碳酸酯键(
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OCOO
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)引入聚酯
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聚碳酸酯共聚物中，有利于降低共聚物中脂肪链含量，从而提高共聚物的拉伸强度、拉伸模量以及气体阻隔性能，但是断裂伸长率会降低。本专利技术采用的2，8
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喹啉二醇结构中含有两个苯环，结构刚性很大，极有利于提高聚合物的拉伸模量、拉伸强度和耐热性能；三环癸烷二甲醇含有三个五元环结构，也具有较大的刚性，在提高拉伸模量、拉伸强度和耐热性能上同样起到较好的作用，而且会破坏聚合物的结晶，提升聚合物的透明性。此外，碳酸酯键的引入，提高了分子链段的酯键密度，从而提高其降解性能。在碳酸酯和环状二元醇的双重作用下，聚酯
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聚碳酸酯共聚物的耐热性能较PBAT有所提升。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例1制备的高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的应力应变曲线图；
[0030]图2是本专利技术实施例1制备的高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的DSC曲线图。
具体实施方式
[0031]如前所述，鉴于现有技术的缺陷，本案发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物的制备方法，其特征在于包括：(1)在保护性气氛下，使包含碳酸二酯、第一种二元醇、第一酯交换催化剂的第一混合反应体系在90～220℃进行酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，形成第一中间产物；(2)在保护性气氛下，使包含对苯二甲酸和/或其酯化物、己二酸和/或其酯化物、第二种二元醇、第二酯化或酯交换催化剂的第二混合反应体系在150～240℃进行酯化或酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，获得第二中间产物；(3)使包含第一中间产物、第二中间产物、缩聚催化剂和稳定剂的第三混合反应体系在真空条件下于200～295℃进行缩聚反应，获得高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物；或者，所述制备方法包括：(i)在保护性气氛下，使包含碳酸二酯、第一种二元醇、第一酯交换催化剂的第一混合反应体系在90～220℃进行酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，形成第一中间产物；(ii)在保护性气氛下，使包含对苯二甲酸和/或其酯化物、己二酸和/或其酯化物、第二种二元醇、第一中间产物、第二酯化或酯交换催化剂的第四混合反应体系在150～240℃进行酯化或酯交换反应，结束后温度降低至室温，之后在保护性气氛中保持，获得第三中间产物；(iii)使包含第三中间产物、缩聚催化剂和稳定剂的第五混合反应体系在真空条件下于200～295℃进行缩聚反应，获得高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物；其中，所述第一种二元醇包括环状二元醇，或者脂肪二元醇和环状二元醇的组合，第二种二元醇包括脂肪二元醇和环状二元醇的组合，所述脂肪二元醇包括1，4
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丁二醇，所述环状二元醇包括2，8
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喹啉二醇、三环癸烷二甲醇中的任意一种或两种的组合。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳酸二酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯中的任意一种或两种以上的组合；和/或，步骤(1)或步骤(i)中，所述碳酸二酯与第一种二元醇的摩尔比为1∶0.3～3.0；和/或，所述第一酯交换催化剂的添加量为第一中间产物理论质量的0.01～0.5％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)或步骤(ii)中，所述对苯二甲酸和/或其酯化物与己二酸和/或其酯化物的组合与第二种二元醇的摩尔比为1∶1.2～3.0；和/或，所述第二酯化或酯交换催化剂的添加量为第二中间产物或第三中间产物理论质量的0.01～0.5％；和/或，步骤(ii)中，所述第一中间产物的质量与对苯二甲酸和/或其酯化物、己二酸和/或其酯化物和第二种二元醇三者反应到聚合物中的总质量之比为1～99∶99～1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述第一中间产物与第二中间产物的质量比为1～99∶99～1；和/或，步骤(3)或步骤(iii)中，所述缩聚催化剂的质量为高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物理论质量的0.01～0.5％，所述稳定剂的质量为高强度高模量聚酯
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聚碳酸酯共聚物理论质量的0.01～0.5％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：在保护性气氛下，使所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯家祥，孙景辉，徐斌，张小琴，樊林，王静刚，朱锦，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：