一种聚丁二酸丁二醇酯的连续合成方法技术

本发明专利技术提供了一种聚丁二酸丁二醇酯的连续合成方法，以丁二酸酐和四氢呋喃为原料，其合成过程为；将丁二酸酐、四氢呋喃和引发剂及酯化催化剂混合均匀后连续输送至酯化反应釜中进行开环酯化反应；将酯化反应产物脱除小分子后，连续送入预缩聚反应釜中，与聚合催化剂混合均匀后进行预缩聚反应；将预缩聚产物连续送入终缩聚反应釜中，加入热稳定剂后进行终缩聚反应，得到聚丁二酸丁二醇酯；且将合成过程中形成的气相小分子物料进行循环使用。与现有技术相比，本发明专利技术的合成方法原料利用率高、PBS产率高、色度好，并且因工艺过程中无需添加有机溶剂，因此生产过程更加清洁环保，生产成本也更低。也更低。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丁二酸丁二醇酯的连续合成方法


[0001]本专利技术属于高分子材料合成领域，具体涉及一种丁二酸酐和四氢呋喃两种环状单体连续熔融开环聚合合成聚丁二酸丁二醇酯的方法。

技术介绍

[0002]聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种可完全生物降解的新型聚酯塑料，PBS的降解能力非常强，在自然条件下可完全分解，且其分解产物是水和二氧化碳。PBS塑料常用于塑料包装、食用餐具、农用薄膜、医用材料等领域，与其它降解型塑料相比，PBS成本低廉、性能优良、与各种材料的相容性好，因此其工业应用前景广阔，具有良好的市场潜力与经济价值。PBS塑料除了具有普通塑料的性能外，同时还具有透明性高、光泽度强以及印刷性能好等诸多特点，是目前公认的最有发展前景的绿色环保型高分子材料。因此，大力发展与推广PBS及其相关产业，是有效替代不可生物降解塑料、减少环境污染和碳排放、实现碳达峰和碳中和的重要途径之一。
[0003]由于常规非生物降解塑料如PE、PP、PET和PVC等，被认为是塑料污染环境的主要原因，出于环境保护的目的，可完全生物降解聚酯如PBS成为公众关注的焦点，其可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丁二酸丁二醇酯的连续合成方法，其特征在于，以丁二酸酐和四氢呋喃两种环状单体为原料，经开环酯化、预缩聚和终缩聚三个反应过程制得，其具体合成步骤包括：S1：将原料丁二酸酐、四氢呋喃和引发剂及酯化催化剂加入至原料罐中混合，并搅拌均匀；S2:将所述原料罐中搅拌均匀的混合物料连续输送至酯化反应釜中进行开环酯化反应；S3：将酯化反应产物脱除小分子后，连续送入预缩聚反应釜中，与聚合催化剂混合均匀后，进行预缩聚反应；S4：将预缩聚反应产物连续送入终缩聚反应釜中，加入热稳定剂并混合均匀后，进行终缩聚反应，得到产物聚丁二酸丁二醇酯；S5：合成过程中，收集步骤S2～S4中气相的小分子物料，并将其循环回步骤S1中的所述原料罐中用于原料配制；其中：所述引发剂为水、含羟基的化合物、含羧基的化合物、含卤化合物和氢卤酸中的至少一种，所述酯化催化剂为Bronsted酸、Lewis酸或离子液体中的至少一种，所述聚合催化剂为锌、钛、锡、锑、锗、铅、硒、硅或稀土元素的化合物中的至少一种，所述热稳定剂为次磷酸、亚磷酸或磷酸以及它们的酯或盐中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，将原料和引发剂及酯化催化剂混合后在0.10～1.00MPa下搅拌均匀，并预热至50～120℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中的开环酯化反应条件为温度120～200℃、压力0.10～1.00MPa和停留时间30～240min；优选为温度150～190℃、压力0.15～0.75MPa和停留时间45～180min；更优选为温度160～180℃、压力0.2～0.5MPa和停留时间60～150min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，将所述酯化反应产物在压力40～90kPa下脱出小分子后，连续输送至所述预缩聚反应釜中进行预缩聚反应，且所述预缩聚反应条件为温度180～240℃、压力5～70kPa和停留时间15～150min；优选为温度190～230℃、压力10～50kPa和停留时间30～120min；更优选为温度200～220℃、压力20～40kPa和停留时间45～90min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述终缩聚反应条件为温度200～260℃、压力5～200Pa和停留时间45～300min；优选为温度210～250℃、压力10～100Pa和物料停留时间60～240min；更优选为温度220～240℃、压力30～70Pa和物料停留时间90～180min。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体原料摩尔配比为丁二酸酐:四氢呋喃＝1.00:(1.00～1.20)；优选为1.00:(1.02～1.15)；更优选为1.00:(1.05～1.10)。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂、酯化催化剂、聚合催化剂和热稳定剂的用量分别为丁二酸酐质量的0～2.00％、0～2.00％、0.001～1.00％和0～1.00％；优选的，所述引发剂、酯化催化剂、聚合催化剂和热稳定剂的用量分别为丁二酸酐质量的0.005～1.00％、0.005～1.00％、0.005～0.50％和0.005～0.50％；更优选的，所述引发剂、酯化催化剂、聚合催化剂和热稳定剂的用量分别为丁二酸酐质量的0.05～0.50％、0.02～0.20％、0.01～0.10％和0.01～0.10％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂为水、醇、卤代醇、醇胺、羧酸、羟基酸、氨基酸、卤代酸、卤化氢、氢卤酸或引发剂前驱体酰卤中至少一种；所述酯化催化剂为烷基磺酸、芳基磺酸、卤代羧酸、卤代磺酸、卤代磺酰亚胺或卤代磺酸盐，或五氟化苯基硼烷类化合物、ⅢA～
Ⅵ
A族元素卤化物或过渡金属卤化物，或1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯及其盐，或咪唑类化合物及其盐，或这些物质的任意组合；所述聚合催化剂为锌、钛、锡、锑、锗、铅、硒、硅或稀土元素的氧化物、氢氧化物、卤化物、有机酸盐、醇盐或金属有机化合物中至少一种；所述热稳定剂为次磷酸、亚磷酸或磷酸及其盐或其酯，或它们的组合物。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述引发剂为水、C1～C8一元醇、C2～C
36
多元醇、C2～C6氯代醇、C2～C4醇胺、C1～C8一元酸、C2～C
30
多元酸、C2～C
18
羟基酸、C2～C
18
氨基酸或C2～C
10
氯代酸，或氯化氢、溴化氢、碘化氢、盐酸、氢溴酸或氢碘酸，或引发剂前驱体亚硫酰氯、硫酰氯、硫酰溴、碳酰氯、氯甲酸三氯甲酯、双(三氯甲基)碳酸酯、乙酰氯、氯乙酰氯、三氯乙酰氯、乙二酰氯、乙二酰溴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春雷，魏超，王相茹，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：