一种低端羧基生物降解聚酯及其专用料的制备方法技术

本发明专利技术涉及生物降解材料技术领域，提供了一种低端羧基生物降解聚酯及其专用料的制备方法。该方法包括：分酯化

【技术实现步骤摘要】
一种低端羧基生物降解聚酯及其专用料的制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解材料
，尤其涉及一种低端羧基生物降解聚酯及其专用料的制备方法。

技术介绍

[0002]日益严重的“白色污染”问题，已引起全球各国的高度关注，开发可生物降解塑料势在必行。以对苯二甲酸丁二醇酯
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共
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己二酸丁二醇酯，嵌段式混合生产的PBAT或以对苯二甲酸丁二醇酯
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共
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丁二酸丁二醇酯，嵌段式混合生产的PBST综合了脂肪族聚酯的降解性能和芳香族聚酯的力学性能，具有较好的延展性和断裂伸长率，作为生物可降解材料基础料在地膜、购物袋、吸管、餐盒等具有广泛的应用前景。
[0003]由于该材料分子链结构中存在对水敏感的酯基，因此，在储存和使用过程中易水解。由于其分子链中的端羧基易与水结合，使得端羧基（酸值）的含量越高，其的水解速率越快，现有技术制备的PBAT或PBST端羧基含量高，因此，耐水解性下降，导致制品的货架期和使用寿命大幅度缩短，限制了材料在包装、餐饮等领域的应用。
[0004]此外，通常情况下，不能单独使用PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯）或PBST作为基础材料制备得到专用料（如地膜料、购物袋料、吸管料、餐盒料等），而是需要将PBAT或PBST与其他材料共混使用，才能制备得到具有某种特定性能的专用料。由此这就需要对PBAT或PBST进行二次加工、三次加工等。由于PBAT或PBST的分子链结构中存在对热敏感的酯基，因此当PBAT或PBST在二次或三次加工中受热后，容易出现键断裂而导致分子量降低，使得材料强度下降。目前行业现有技术中，基本上是以PBAT或PBST作为基础材料，经二次、三次等多次加热熔融、冷却，以与其他材料共混制备得到专用料，在此期间物料在反复加热过程中容易降解，且工序繁琐、生产成本高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种低端羧基生物降解聚酯及其专用料的制备方法，通过在线熔融加入共混材料（改性剂），一步生产出可降解专用料（如吸管专用料、地膜专用料、购物袋专用料等），不仅避免了物料反复加热过程容易降解的问题，而且还极大地简化了专用料的生产工艺，降低了生产成本，且所制备得到的生物降解聚酯专用料的端羧基含量低，耐水解性好，耐热降解性好。
[0006]本专利技术实施例的第一方面，提供了一种低端羧基生物降解聚酯专用料的制备方法，包括：S1、分酯化
‑
共酯化：在酯化釜中，对苯二甲酸与1,4
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丁二醇在第一催化剂作用下进行酯化反应，得到第一酯化物；在三单酯化釜中，丁二酸，与丁二酸酐和1,4
‑
丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应，得到第二酯化物；或者，1,6
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己二酸与1,4
‑
丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应，得到第二酯化物；将所述第二酯化物连续送入到所述酯化釜中，并在第三催化剂作用下继续进行混合酯化反应，得到混合酯化物；S2、预缩聚
‑
终缩聚：在预缩聚釜中，所述混合酯化物在第四催化剂作用下进行预缩聚反应，得到预聚物；在终缩聚釜
中，所述预聚物在第五催化剂和热稳定剂作用下进行终缩聚反应，得到聚合物；S3、冷却
‑
扩链
‑
改性反应：将所述聚合物冷却至180℃
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200℃，之后再与扩链剂在180℃
‑
220℃下进行扩链反应，之后再与改性剂在三级动态混合器内进行混合，即得所述低端羧基生物降解聚酯专用料，所述三级动态混合器的搅拌速度为200
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500r/min。
[0007]优选的是，在步骤S1中：在得到第一酯化物步骤中，所述1,4
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丁二醇与所述对苯二甲酸的摩尔比为（1
‑
2）：1；所述第一催化剂为钛酸四丁酯或者钛酸异丙酯；在得到第一酯化物步骤中，反应温度为225
‑
250℃，反应压力为绝压60
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100KPa。
[0008]上述任一方案中优选的是，在步骤S1中：在得到第二酯化物步骤中，所述第二酯化物是由丁二酸、丁二酸酐和1,4
‑
丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应得到的，所述第二催化剂包括钛酸四丁酯；反应温度为160
‑
180℃，反应压力为绝压60
‑
100KPa；将所述第二酯化物连续送入到所述酯化釜中，所述丁二酸酐与第一总酸的摩尔比为0.10~0.40，所述第一总酸为所述对苯二甲酸、丁二酸和丁二酸酐的混合物；在得到混合酯化物步骤中，所述第三催化剂包括钛酸四丁酯；反应温度为220
‑
235℃，反应压力为绝压10
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70KPa。
[0009]上述任一方案中优选的是，在步骤S2中：所述第四催化剂包括三氧化二锑、钛酸四丁酯中的至少一种；在得到预聚物步骤中，反应温度为225
‑
240℃，反应压力为绝压0.5
‑
5KPa；所述第五催化剂包括三氧化二锑、钛酸四丁酯中的至少一种；所述热稳定剂包括亚磷酸三甲酯、磷酸三甲酯和磷酸乙酯中的至少一种；在得到聚合物步骤中，反应温度为240
‑
260℃，反应压力为绝压50
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500Pa。
[0010]上述任一方案中优选的是，在步骤S3中：所述扩链剂包括双（2
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恶唑啉）、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的至少一种；所述扩链剂的添加量为所述生物降解聚酯专用料的质量的0.1%~0.2%。
[0011]上述任一方案中优选的是，在步骤S3中：所述与扩链剂在180℃
‑
220℃下进行扩链反应，包括：将所述聚合物冷却至180℃
‑
200℃，再与所述扩链剂于一级动态混合器中混合均匀，所述聚合物与所述扩链剂于二级动态混合器中在180℃
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220℃下进行扩链反应，其中，所述一级动态混合器的搅拌速度为200
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300r/min，所述二级动态混合器的搅拌速度为50
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150r/min，所述动态混合器为高混均化泵，所述改性剂为第一改性剂，所述第一改性剂包括相容增韧剂和滑石粉，所述相容增韧剂与滑石粉的质量比为2:20~3:20，所述低端羧基生物降解聚酯专用料为吸管专用料。
[0012]上述任一方案中优选的是，在步骤S1中：在得到第二酯化物步骤中，所述第二酯化物是由1,6
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己二酸和1,4
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丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应得到的；所述1,4
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丁二醇与所述1,6
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己二酸的摩尔比为（1
‑
2）：1，所述第二催化剂为钛酸四丁酯；反应温度为180
‑
200℃，反应压力为绝压60
‑
100KPa；将所述第三酯化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低端羧基生物降解聚酯专用料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、分酯化
‑
共酯化：在酯化釜中，对苯二甲酸与1,4
‑
丁二醇在第一催化剂作用下进行酯化反应，得到第一酯化物；在三单酯化釜中，丁二酸，与丁二酸酐和1,4
‑
丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应，得到第二酯化物；或者，1,6
‑
己二酸与1,4
‑
丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应，得到第二酯化物；将所述第二酯化物连续送入到所述酯化釜中，并在第三催化剂作用下继续进行混合酯化反应，得到混合酯化物；S2、预缩聚
‑
终缩聚：在预缩聚釜中，所述混合酯化物在第四催化剂作用下进行预缩聚反应，得到预聚物；在终缩聚釜中，所述预聚物在第五催化剂和热稳定剂作用下进行终缩聚反应，得到聚合物；S3、冷却
‑
扩链
‑
改性反应：将所述聚合物冷却至180℃
‑
200℃，之后再与扩链剂在180℃
‑
220℃下进行扩链反应，之后再与改性剂在三级动态混合器内进行混合，即得所述低端羧基生物降解聚酯专用料，所述三级动态混合器的搅拌速度为200
‑
500r/min。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中：在得到第一酯化物步骤中，所述1,4
‑
丁二醇与所述对苯二甲酸的摩尔比为（1
‑
2）：1；所述第一催化剂为钛酸四丁酯或者钛酸异丙酯；反应温度为225
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250℃，反应压力为绝压60
‑
100KPa；在得到第二酯化物步骤中，所述第二酯化物是由丁二酸、丁二酸酐和1,4
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丁二醇在第二催化剂作用下进行酯化反应得到的，所述第二催化剂包括钛酸四丁酯；反应温度为160
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180℃，反应压力为绝压60
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100KPa；将所述第二酯化物连续送入到所述酯化釜中，所述丁二酸酐与第一总酸的摩尔比为0.10~0.40，所述第一总酸为所述对苯二甲酸、丁二酸和丁二酸酐的混合物；在得到混合酯化物步骤中，所述第三催化剂包括钛酸四丁酯；反应温度为220
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235℃，反应压力为绝压10
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70KPa。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中：所述第四催化剂包括三氧化二锑、钛酸四丁酯中的至少一种；在得到预聚物步骤中，反应温度为225
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240℃，反应压力为绝压0.5
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5KPa；所述第五催化剂包括三氧化二锑、钛酸四丁酯中的至少一种；所述热稳定剂包括亚磷酸三甲酯、磷酸三甲酯和磷酸乙酯中的至少一种；在得到聚合物步骤中，反应温度为240
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260℃，反应压力为绝压50
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500Pa。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中：所述扩链剂包括双（2
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恶唑啉）、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；所述扩链剂的添加量为所述生物降解聚酯专用料的质量的0.1%~0.2%。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中：所述与扩链剂在180℃
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220℃下进行扩链反应，包括：
将所述聚合物冷却至180℃
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200℃，再与所述扩链剂于一级动态混合器中混合均匀，所述聚合物与所述扩链剂于二级动态混合器中在180℃
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220℃下进行扩链反应，其中，所述一级动态混合器的搅拌速度为200
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【专利技术属性】
技术研发人员：王金月，白丁，冯秀芝，张继木，鲍月刚，
申请(专利权)人：北京致聆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：