一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法技术

本发明专利技术公开了一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法，包括：将生物降解聚酯、醇与酯交换反应催化剂共混，经挤出机进行挤出、造粒；生物降解聚酯选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚乙交酯、聚乙丙交酯、聚己内酯、聚酯聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种；酯交换反应催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、偏硅酸钠、乳酸锌、异辛酸锌、异辛酸铋中的一种或多种；醇选自乙二醇、1,2

【技术实现步骤摘要】
一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法


[0001]本专利技术涉及生物降解聚酯的
，尤其涉及一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法。

技术介绍

[0002]生物降解材料是指在自然界存在的微生物、细菌、真菌等作用下可快速降解，最终以水、二氧化碳形式完成快速循环的一类材料。发展生物降解材料是当前解决白色污染、微塑料危害的切实可行的手段之一。
[0003]目前，全球生物降解材料产能大约为100万吨，相比于发展较早，合成手段多样且成熟的传统石油基塑料而言，受限于技术、成本以及应用市场，生物降解材料的产能相形见绌。此外，目前在售的生物降解材料的产品牌号单一，应用领域刻板，对比于传统材料的多牌号、多品级的优势，生物降解材料尚有很长的一段路要走。以聚丙烯而言，从挤出级、注塑级、纺丝级、吹塑级、熔喷级等等对各领域生产厂商都具有极其富余的选择面，而当前的生物降解材料技术有待迭代，应用领域较窄，自然使得商品化的产品单一，甚至可以说是一种材料与一种具体产品的精确对应。比如目前产量比重较大的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)，受限于技术，流通的产品大多仅限于膜级。为解决该问题可以从两个渠道出发，一是合成端针对性地合成匹配加工条件和工艺的材料；另一个渠道即是通过加工改性端对现今市场上已有的原料进行改性使得材料具备满足相关领域、相关行业的加工方式与条件。目前在政策引导和生产厂家有限以及技术瓶颈等因素综合作用下，生物降解材料原料端产能远远不足，所以短期内期望通过合成端推出应用于不同领域的产品尚不可行，所以亟待通过加工改性端对已经商品化的原料进行主动改造以拓宽应用领域。
[0004]生物降解聚酯是生物降解材料里开发与应用进展最快的一类材料。目前，常见的有微生物合成聚酯聚羟基脂肪酸酯(PHA)、常用开环聚合的聚乳酸(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚乙丙交酯(PGLA)、聚己内酯(PCL)和逐步聚合合成的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等系列二元酸二元醇酯。随着全球对白色污染带来的一系列环境和健康问题，生物降解聚酯脱颖而出在众多领域开始应用，但是限于技术积淀和市场导向，生物降解聚酯的产量依旧不高，且往往单一一种材料存在明显的性能短板和应用面狭窄性，同样有赖于合成端和下游的产品开发和改性工作。
[0005]申请公布号为CN 112694726 A的中国专利文献中公开了一种具有较高加工性能的改性PGA材料及其制备方法，其通过向PGA材料中加入特定种类的增塑剂(聚乙烯醇和乙二醇的混合物)和相容剂(环氧当量为280～310g/mol，分子量为8000～10000g/mol)对PGA进行改性，使其具有较低的熔点和较高的加工流动性，和其它材料还具有较好的相容性。但该技术方案对PGA材料加工流动性的改善效果极其有限，不能实现大幅度的提升并且在生物降解材料领域，很多助剂的使用都受到标准法规的限制。
[0006]聚酯树脂一般使用多元酸和多元醇逐步聚合一步法实现或者通过酯交换两步法聚合，最终以酯键连接所有单元。通过酯键断开方式可以缩短分子链长降低分子量。目前断
开酯键的方法包括有醇解法，通过醇参与的酯交换反应，在催化剂催化下，将聚酯醇解。但目前醇解法多用于废旧聚酯化学回收领域，多在反应釜内进行，将废旧聚酯直接解聚得到小分子的单体。
[0007]如申请公开号为CN 104447341 A的中国专利文献中公开了一种聚酯醇解方法，以PET为原料，采用可溶解于乙二醇的二元醇钛碱金属配位化合物作为催化剂，乙二醇为解聚剂，解聚温度为160～240℃，体系压力为1～2.5atm，反应体系需惰性气体保护，经醇解后得到BHET单体。解决现有的聚酯醇解催化剂在醇解产物中残留，以及非均相导致催化效率低下的问题。
[0008]又如申请公开号为CN 112076790 A的中国专利文献中公开了一种应用聚酯材料可控解聚的锌催化剂及其催化方法，该技术方案中公开了一种结构简单的双(六烷基二硅基氮烷)锌催化剂，在醇类化合物的参与下，通过该催化剂催化的酯交换反应将聚酯材料解聚为有机小分子实现废弃聚酯的再利用。解决现有废弃聚酯材料的醇解利用的锌催化剂需要合成复杂配体，合成步骤增多的问题。
[0009]但以上技术方案均是直接将聚酯解聚后生成小分子单体，而无法对其熔融指数进行可控调节，以满足不同应用领域的加工方式与条件。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术公开了一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法，不仅可实现醇解反应可控平稳的进行，重复性高；并且可对醇解产物的熔融指数进行极大范围的调控，可一一满足在注塑、纺丝、纺粘甚至熔喷等不同领域的加工方式与条件。
[0011]具体技术方案如下：
[0012]一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法，包括：将生物降解聚酯、醇与酯交换反应催化剂共混，经挤出机进行反应挤出造粒；
[0013]所述生物降解聚酯选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚乙丙交酯(PGLA)、聚己内酯(PCL)、聚酯聚羟基脂肪酸酯(PHA)中的一种或多种；
[0014]所述酯交换反应催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、偏硅酸钠、乳酸锌、异辛酸锌、异辛酸铋中的一种或多种；
[0015]所述醇选自乙二醇、1,2
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丙二醇、二甘醇、丁二醇、1,3
‑
丙二醇中的一种或多种。
[0016]本专利技术利用醇解酯交换机理，将熔融状态的生物降解聚酯在双螺杆挤出机内完成可控降解，通过筛选特定种类的酯交换反应催化剂与醇，并调控特定的挤出工艺与之匹配，可以可控制备不同熔融指数的生物降解聚酯。
[0017]以所述生物降解聚酯的质量计，所述酯交换反应催化剂的加入量为0.05～2％，经试验发现，若酯交换反应催化剂的加入量过低，会导致其在挤出机中分布不均反应失稳；若酯交换反应催化剂的加入量过高，不仅会导致催化剂残留，还会导致挤出反应失控醇解产物剧烈降解。优选的，所述酯交换反应催化剂的加入量为0.05～1％。
[0018]以所述生物降解聚酯的质量计，所述醇的加入量为1～15％，经试验发现，若醇的加入量过大，会导致残留，后续还需增加除杂处理。优选的，所述醇的加入量为1～6％。
[0019]所述生物降解聚酯选自吹膜级别的原料，熔融指数约为4～6g/10min。吹膜级别原料存在分子量较高，分子链缠结复杂，存在类似于物理交联的作用而导致熔体黏度高，其物性特征恰好适合于吹塑、吸塑加工环境，可使得加工过程稳定，制品均匀性能良好。
[0020]所述酯交换反应催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、偏硅酸钠、乳酸锌、异辛酸锌、异辛酸铋中的一种或多种；经试验发现，采用上述的催化剂种类，可以制备得到颜色良好、无异味的醇解产物。
[0021]试验中发现，采用醇解领域常见的醋酸盐，如醋酸钠、醋酸钾、醋酸锰、醋酸锑、醋酸锌作为本专利技术中的酯交换反应催化剂时，制备得到的醇解产物会带有不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法，其特征在于，包括：将生物降解聚酯、醇与酯交换反应催化剂共混，经挤出机进行挤出、造粒；所述生物降解聚酯选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚乙交酯、聚乙丙交酯、聚己内酯、聚酯聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种；所述酯交换反应催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、偏硅酸钠、乳酸锌、异辛酸锌、异辛酸铋中的一种或多种；所述醇选自乙二醇、1,2
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丙二醇、二甘醇、丁二醇、1,3
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丙二醇中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法，其特征在于，以所述生物降解聚酯的质量计，所述酯交换反应催化剂的加入量为0.05～2％，所述醇的加入量为1～15％。3.根据权利要求1所述的可控调节生物降解聚酯熔融指数的方法，其特征在于，所述挤出，螺杆转速为100～160rpm，喂料速率为4～7.5rpm；挤出机的温度设置：一区为115～160℃，二区为155～180℃，三区到八区为165～190℃，九区为155～185℃，模头温度为115～160℃。4.根据权利要求1所述的可控调节生物降...

【专利技术属性】
技术研发人员：台启龙，刘新雄，赵进文，
申请(专利权)人：苏州和塑美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：