一种可生物降解脂肪族聚酯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可生物降解脂肪族聚酯及其制备方法和应用。本发明专利技术的可生物降解脂肪族聚酯的制备方法包括如下步骤：经酯化反应、缩聚反应得到的聚酯产物分散至四氢呋喃水溶液中，进行接触处理，经后处理即得到所述可生物降解脂肪族聚酯；接触处理的时间为2～20小时，温度为20～65℃。本发明专利技术的可生物降解脂肪族聚酯的白度指数≥20，酸值≤1.45mg KOH/g。通过四氢呋喃水溶液的接触处理工序，在改善脂肪族聚酯颜色的同时，还保持了低酸值，同时脂肪族聚酯不会发生性能劣化。肪族聚酯不会发生性能劣化。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解脂肪族聚酯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及可降解材料
，更具体的，涉及一种可生物降解脂肪族聚酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]可生物降解脂肪族聚酯，如聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸丁二醇酯，具有良好的加工性能，可以在普通的成型加工设备上用挤出、注塑、吹塑、纺丝、吸塑、层压、发泡等方法加工，产品用途广泛，主要应用领域包括：包装领域、如饮料瓶、食品包装袋；日用品领域，如一次性餐具；农用领域，如可生物降解地膜等。
[0003]用于制备可生物降解脂肪族聚酯的脂肪族二酸，因原料来源或者生产工艺的差别，往往含有数百至数千ppm级别的杂质。如丁二酸中通常含有微量的甲酸、乙酸、乳酸、丙酮酸、富马酸，硫酸钠等。微量杂质的存在不仅会影响聚合效率，还会对聚酯产品的外观产生影响，导致颜色偏黄或偏红，难以达到高白度。祝桂香等人(生物基丁二酸中杂质含量对生物可降解共聚酯性能的影响[J].石油化工，2012，41(11):1302
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1306)报道了生物基丁二酸中的含氮杂质及微量的甲酸会导致聚酯颜色偏黄。
[0004]为了满足聚酯产品在应用端的需求，如吸管、咖啡胶囊等制品出于外观或者便于着色需求，往往要求所使用的材料具有较好的白度。现有技术通常在聚合过程中加入含磷钝化剂或者颜色稳定剂，以改善可降解聚酯产品的颜色。
[0005]WO2018219708 A1公开了一种脂肪族
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芳香族聚酯的制备方法，通过在聚合过程中加入0.03～0.04wt.％的磷化合物，得到了一种白度指数至少25的脂肪族
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芳香族聚酯。然而，磷化合物作为钛催化剂的钝化剂，在一定程度上会弱化钛催化剂的活性，导致所得脂肪族
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芳香族聚酯酸值升高，弱化了脂肪族
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芳香族聚酯的抗水解性能。
[0006]CN 103649167 A公开了一种颜色稳定的生物可降解的脂肪族
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芳香族共聚酯、其制造方法和制品，通过加入减色化合物以改善脂肪族
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芳香族共聚酯的白度。但是所得聚酯的仍然偏黄，无法满足实际使用中高白度的需求。
[0007]因此，需要开发出一种白度改善的可生物降解脂肪族聚酯。

技术实现思路

[0008]本专利技术为克服上述现有技术所述的白度值低的缺陷，提供一种可生物降解脂肪族聚酯的制备方法，通过四氢呋喃水溶液的接触处理工序，在改善脂肪族聚酯颜色的同时，还保持了低酸值，同时脂肪族聚酯不会发生性能劣化。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种可生物降解脂肪族聚酯，由上述制备方法制得。
[0010]本专利技术的另一目的在于提供上述可生物降解脂肪族聚酯的应用。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0012]一种可生物降解脂肪族聚酯的制备方法，包括如下步骤：
[0013]将组分A和组分B混合，依次进行酯化反应、缩聚反应，得到的聚酯产物分散至四氢
呋喃水溶液中，进行接触处理，经后处理即得到所述可生物降解脂肪族聚酯；所述接触处理的时间为2～20小时，温度为20～65℃；所述四氢呋喃水溶液的浓度为10～65wt.％，聚酯产物与四氢呋喃水溶液的质量比为1∶(1～10)；
[0014]所述组分A为脂肪族二羧酸化合物或其衍生物；
[0015]所述组分B，包括与组分A等摩尔量的脂肪族二羟基化合物；
[0016]专利技术人研究发现，对于在聚酯产物合成之后，进行接触处理，可以显著提高可生物降解脂肪族聚酯的白度指数。聚酯中的颜色物质一般是一些含有生色基团的小分子类物质或者齐聚物，聚酯产物与四氢呋喃水溶液的接触过程中，这些影响颜色的物质会从聚酯迁移到四氢呋喃水溶液中，从而实现高白度的技术效果。
[0017]对于接触处理的时间和温度须控制在适宜范围，温度过低、时间过短时，无法有效将影响白度指数的小分子类物质或者齐聚物提取出来，制得的可生物降解脂肪族聚酯的颜色效果较差；四氢呋喃的沸点为66℃，接触处理的温度过高时，四氢呋喃容易沸腾，同时四氢呋喃挥发量大，损耗过多。
[0018]优选地，所述接触处理的时间为5～16小时。
[0019]更优选地，所述接触处理的时间为10～12小时。
[0020]优选地，接触处理的温度为35～55℃。
[0021]优选地，所述四氢呋喃水溶液的浓度为25～45wt.％，聚酯产物与四氢呋喃水溶液的质量比为1∶(2～5)。
[0022]在上述范围内时，四氢呋喃的有效含量适宜，可以在有效去除杂质的同时，保证终产品可生物降解脂肪族聚酯中的四氢呋喃残留量低。当聚酯产物与四氢呋喃水溶液的质量比大于1，即固液比较大时，接触处理的效率低。当四氢呋喃水溶液的浓度过高时，会造成可生物降解脂肪族聚酯中的四氢呋喃残留量过高，无法满足食品接触法规的要求，进而影响产品的后续使用。
[0023]本专利技术中，所述可生物降解脂肪族聚酯中四氢呋喃残留量≤110ppm。
[0024]在某些实施例中，所述可生物降解脂肪族聚酯中四氢呋喃残留量≤60ppm。
[0025]进一步的，在某些实施例中，所述可生物降解脂肪族聚酯中四氢呋喃残留量≤30ppm。
[0026]通过上述时间、温度、四氢呋喃浓度和质量比的控制，聚酯产物在进行接触处理的前后，粘数保持率η≥96％；
[0027]η＝VN1/VN0；
[0028]其中VN0指的是接触处理工序前的聚酯产物的粘数；
[0029]VN1指的是接触处理工序后得到的可生物降解脂肪族聚酯的粘数；
[0030]粘数按照GB/T 17931
‑
1999方法检测。
[0031]粘数保持率η≥96％，这表示接触处理几乎不会导致聚酯的性能劣化。
[0032]专利技术人研究发现，虽然其他有机溶剂(如醇类、丙酮，)也可以一定程度上萃取出杂色的小分子物质，但会造成聚酯产物的粘数值显著下降，脂肪族聚酯经其他有机溶剂接触处理后粘数保持率较低。
[0033]优选地，所述制备方法包括如下步骤：
[0034]将组分A和组分B混合，加入或不加入催化剂而混合生成一种糊状物，其中，
[0035]步骤i)，将该糊状物与全部或部分催化剂进行酯化或酯交换反应，直至酯化或酯交换产物根据GB/T 17931
‑
1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于25
±
0.05℃的恒温水浴中测定的粘数为5～60ml/g；
[0036]步骤ii)，将步骤i)中获得的酯化或酯交换产物与剩余的催化剂混合，进行预缩聚反应，至其预聚物根据GB/T 17931
‑
1999规定在重量比为1:1的苯酚/邻二氯苯溶液中，于25
±
0.05℃的恒温水浴中测定的粘数为20～110ml/g；
[0037]步骤iii)，将ii)中获得的预聚物进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解脂肪族聚酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将组分A和组分B混合，依次进行酯化反应、缩聚反应，得到的聚酯产物分散至四氢呋喃水溶液中，进行接触处理，经后处理即得到所述可生物降解脂肪族聚酯；所述接触处理的时间为2～20小时，温度为20～65℃；所述四氢呋喃水溶液的浓度为10～65wt.％，聚酯产物与四氢呋喃水溶液的质量比为1∶(1～10)；所述组分A为脂肪族二羧酸化合物或其衍生物；所述组分B，包括与组分A等摩尔量的脂肪族二羟基化合物。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述接触处理的时间为5～16小时，温度为35～55℃。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述四氢呋喃水溶液的浓度为25～45wt.％，聚酯产物与四氢呋喃水溶液的质量比为1∶(2～5)。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述聚酯产物在进行接触处理的前后，粘数保持率η≥96％；η＝VN1/VN0；其中，VN0指的是接触处理工序前的聚酯产物的粘数；VN1指的是接触处理工序后得到的可生物降解脂肪族聚酯的粘数。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述脂肪族二羧酸化合物为含有2～40个碳原子的脂肪族二酸或其衍生物。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述脂肪族二羟基化合物为含有2～6个碳原子的脂肪族链烷二醇。7.一种高白度的可生物降解脂肪族聚酯，其特征在于，由权利要求1～6任一项所述制备方法制得。8.根据权利要求7所述高白度的可生物降解脂肪族聚酯，其特征在于，所述可生物降解脂肪族聚酯的白...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳春平，陈平绪，叶南飚，曾祥斌，焦建，卢昌利，王超军，张尔杰，郭志龙，姚逸，张传辉，
申请(专利权)人：珠海金发生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：