一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法技术

本发明专利技术提供一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，所述制备方法包括酯交换、缩聚；所述酯交换为将丁二酸二甲酯和催化剂混合，然后缓慢滴加1,4

【技术实现步骤摘要】
一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法


[0001]本专利技术涉及一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，属于高分子材料合成


技术介绍

[0002]随着社会的发展，白色污染越来越严重。随着人们生活水平的提高，大家开始越来越关注环境问题。塑料作为我们日常生活最常见材料，它给人们带来方便的同时，也造成了严重的环境污染。所以生物降解材料的前景十分广泛。生物可降解材料是指一种可以被细菌、真菌、藻类、酶等自然界微生物降解的塑料。聚丁二酸丁二烯聚合(PBS)是一种具有良好生物降解性的脂肪族聚合物，可被天然微生物或酶完全降解。PBS由于其优异的综合性能，近年来受到了广泛关注，越来越多的研究人员开始着手研究。
[0003]目前，PBS的合成方法主要是以丁二酸和1,4
‑
丁二醇直接缩聚得到PBS的直接酯化法，还可以以丁二酸二甲酯和1,4
‑
丁二醇为原料先进行酯交换，再通过缩聚得到PBS。但现有的工艺都避免不了由于1,4
‑
丁二醇环化生成的四氢呋喃，导致工艺后处理很复杂，对环境也造成了一定的污染，另外由于四氢呋喃的产生，会消耗大量多余的1,4
‑
丁二醇，现有工艺的反应时间长，同时现有技术制备的PBS存在拉伸强度和断裂伸长率较低的缺陷。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，实现以下专利技术目的：（1）避免产生四氢呋喃，降低1，4
‑
丁二醇的用量；（2）缩短反应时间，提高反应效率；（3）提高PBS的拉伸强度和断裂伸长率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，所述制备方法包括酯交换、缩聚；所述酯交换为将丁二酸二甲酯和催化剂混合，然后缓慢滴加1,4
‑
丁二醇。
[0006]以下是对上述技术方案的进一步改进：所述方法包括：a.酯交换：将丁二酸二甲酯和催化剂混合，然后在150～160℃下缓慢滴入1,4
‑
丁二醇，滴加时间为75
‑
85min，在氮气或其他惰性气体氛围下，在150～160℃进行酯交换反应并脱出甲醇，待1,4
‑
丁二醇滴加完以后继续酯交换2
‑
2.5h。
[0007]b.缩聚：在a步骤反应结束后，升温至220
‑
240℃，压力为50
‑
100Pa的条件下反应1.5
‑
2h后得到PBS；所述1,4
‑
丁二醇与丁二酸二甲酯的醇酯摩尔比为1.05
‑
1.15:1。
[0008]所述醇酯摩尔比是指羟基与酯基的摩尔比优选还包括先将a步骤反应产生的甲醇排出反应体系后再进行b步骤。
[0009]所述催化剂为MgO@TiO2。
[0010]所述MgO@TiO2的用量为丁二酸二甲酯摩尔量的0.5
‑
1.5
‰
。
[0011]所述催化剂的制备方法如下：将纳米Mg(OH)2加入含有一定量纳米TiO2的水溶液中，在58
‑
62℃下持续5.5
‑
6.5h，使得Mg(OH)2水解得到MgO并附着在多孔的纳米TiO2上，再过滤烘干得到MgO@TiO2催化剂。
[0012]Mg(OH)2与TiO2的加入的质量比为9
‑
11:1；纳米TiO2的水溶液中，TiO2的质量含量为18
‑
22%。
[0013]与现有技术相比，本专利技术取得以下有益效果：（1）本专利技术对酯交换脱出的馏分进行了气相色谱检测，检测结果证明馏分里面不存在四氢呋喃。
[0014]（2）本专利技术减少了1，4
‑
丁二醇的用量，降低了生产成本。
[0015]（3）本专利技术缩短了反应时间，提高了反应效率，酯化和缩聚的总反应时间为300
‑
325min。
[0016]（4）本专利技术制备的PBS的特性粘度为0.84
‑
0.87dL/g；拉伸强度为28.9
‑
30.5/MPa，断裂伸长率为148
‑
165%，收率为90
‑
93%。
[0017]（5）本专利技术实验简单可控，本专利技术酯交换脱出的甲醇更好处理，回收和利用，对环境无污染。
附图说明
[0018]图1为实施例1
‑
3制备的PBS的红外图谱；图2为实施例1
‑
3制备的PBS的XRD图谱。
[0019]具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0021]实施例1（1）酯交换在氮气氛围下，向装有搅拌器、温度计、分水器和球形冷凝管的反应系统中投入丁二酸二甲酯和催化剂，当温度升至150℃时，开始将1,4
‑
丁二醇通过蠕动泵滴加入体系，在150 ℃，氮气氛围下进行酯交换反应并脱出甲醇，待1,4
‑
丁二醇滴加完以后继续酯交换2h。
[0022]所述1,4
‑
丁二醇的滴加时间为75min；所述丁二酸二甲酯的用量为1.5mol，1,4
‑
丁二醇与丁二酸二甲酯摩尔比为1.05：1，即丁二酸二甲酯为219.21g，1,4
‑
丁二醇为141.94g，催化剂MgO@TiO2的用量为丁二酸二甲酯的0.5
‰
mol。
[0023]对酯交换脱出的馏分进行了气相色谱检测，检测结果证明馏分里面不存在四氢呋喃。
[0024]（2）缩聚反应然后升温至220℃，压力50Pa的条件下进行缩聚反应，反应2h后，得到产物PBS
‑
1，
收率为90%。
[0025]实施例2（1）酯交换在氮气氛围下，向装有搅拌器、温度计、分水器和球形冷凝管的反应系统中投入丁二酸二甲酯和催化剂，当温度升至160℃时，开始将1,4
‑
丁二醇通过蠕动泵滴加入体系，在160 ℃，氮气氛围下进行酯交换反应并脱出甲醇，待1,4
‑
丁二醇滴加完以后继续酯交换2h。
[0026]所述1,4
‑
丁二醇的滴加时间为85min；所述丁二酸二甲酯的用量为1.5mol，1,4
‑
丁二醇与丁二酸二甲酯摩尔比为1.05：1，即丁二酸二甲酯为219.21g，1,4
‑
丁二醇为141.94g，催化剂MgO@TiO2的用量为丁二酸二甲酯的1.5
‰
mol。
[0027]对酯交换脱出的馏分进行了气相色谱检测，检测结果证明馏分里面不存在四氢呋喃。
[0028]（2）缩聚反应然后升温至240℃，压力100Pa的条件下进行缩聚反应，反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，其特征在于：所述制备方法包括酯交换、缩聚；所述酯交换为将丁二酸二甲酯和催化剂混合，然后缓慢滴加1,4
‑
丁二醇。2.根据权利要求1所述的一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，其特征在于：所述滴加1,4
‑
丁二醇，控制滴加温度为150～160℃，滴加时间为75
‑
85min。3.根据权利要求1所述的一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，其特征在于： 1,4
‑
丁二醇滴加完以后继续在150～160℃下酯交换2
‑
2.5h。4.根据权利要求1所述的一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，其特征在于：所述1,4
‑
丁二醇与丁二酸二甲酯的摩尔比为1.05
‑
1.15:1。5.根据权利要求1所述的一种无副产物四氢呋喃产生的PBS制备方法，其特征在于：所述催化剂为MgO@TiO2；所述催化剂用量为丁二酸二甲酯摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义田，张建梅，张新飞，钟家春，李培花，蒲泽军，
申请(专利权)人：山东元利科技有限公司，
类型：发明
国别省市：