一种一锅法合成的高透明可降解共聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及可降解共聚酯制备的技术领域，公开了一种一锅法合成的高透明可降解共聚酯及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将1,4

【技术实现步骤摘要】
一种一锅法合成的高透明可降解共聚酯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解共聚酯制备的
，尤其是涉及一种一锅法合成的高透明可降解共聚酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]合成高分子因其多种多样的链组成、链结构和聚集态结构，带来了独特的力学性能和热性能，其质量稳定，具有长期使用性，极大地改变了人们的生产生活。聚酯是全球生产使用量最大的合成聚合物品种之一，具有无毒、透明以及热、力学性质稳定等优良特性，因此被广泛用于纺织、包装、信息、电子等领域。
[0003]聚酯材料高度稳定，将会在自然界中长期存在而产生大量积累，废弃物占用大量土地，阻碍土壤水分和养分的流动，造成了严重的环境污染。于是，可降解聚酯应运而生，目前已知的可降解聚酯包括聚己二酸
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对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己二酸
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丁二酸丁二酯(PBSA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚己内酯(PCL)、聚丙交酯(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等。
[0004]其中，PBS由于其自身结晶性，在应用到包装等场景时，结晶区会对光线造成反射、吸收、散射，往往使得透明性和雾度并不理想。而PBAT、PBSA等可降解共聚酯在酯化过程中由于二酸单体反应活性不同，通常需要分开两个反应器酯化，增加工艺流程和设备投入。因此，一锅法合成高透明性可降解共聚酯，能够拓展可降解材料的应用领域，简化工艺流程和设备投入，意义重大。
[0005]公开号为CN112979931A的中国专利技术专利和公开号为CN114316228A的中国专利技术专利均公开了一种透明可降解共聚酯及其制备方法，使用间苯二甲酸和交联剂限制PBAT在降温冷却过程中的结晶行为，从而降低共聚酯结晶度，但其较大量交联剂的加入会显著改变共聚酯的流变性能，影响其热加工性。
[0006]公开号为CN110257945A的中国专利技术专利公开了一种可生物降解的共聚酯单丝，该可生物降解的共聚酯采用PBST依次分开酯化的方法，工艺流程和设备较多，实际生产过程中操作较为繁琐、复杂，且会增加生产成本，不利于广泛应用。
[0007]公开号为CN111116874A的中国专利技术专利公开了一种生物可降解PBST共聚酯及其合成方法，该共聚酯使用二元酸二甲酯酯交换法合成，过程中会产生较多甲醇副产物，降低产品产率。

技术实现思路

[0008]为了解决可降解聚酯材料生产过程中工艺流程较复杂且聚酯产品的透明性较低的技术问题，本专利技术提供了一种一锅法合成的高透明可降解共聚酯及其制备方法，采用1,4
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环己烷二甲醇作为改性单体，因其具有顺反异构的特点，参与聚合后能提高聚酯的透明性，还可以通过一锅法工艺简化工艺流程，降低设备投入。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本专利技术提供了一种一锅法合成高透明可降解共聚酯的制备方法，包括如下步骤：(1)将1,4
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丁二醇和1,4
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环己烷二甲醇混合后得到混合二醇；所述1,4
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环己烷二甲醇包括1,4
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环己烷二甲醇的顺式异构体和1,4
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环己烷二甲醇的反式异构体；(2)将混合二醇、丁二酸进行酯化反应得到酯化产物，再加入支化剂、磷稳定剂和催化剂，并在真空下进行缩聚反应，得到高透明可降解共聚酯。
[0010]本专利技术将1,4
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环己烷二甲醇作为透明改性单体，与丁二酸、1,4
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丁二醇共聚，通过共酯化、缩聚的反应工艺制得高透明可降解共聚酯。1,4
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丁二醇和1,4
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环己烷二甲醇预先配置成混合二醇浆料，与丁二酸共酯化后，进入缩聚反应釜，在添加支化剂、磷稳定剂和催化剂的高温高真空环境下发生缩聚反应。其中，1,4
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环己烷二甲醇具有顺反异构的特点，参与聚合后能破坏分子链结构的规整性，使共聚酯的结晶性下降，从而实现高透明性，而1,4
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环己烷二甲醇在共聚物分子链中的引入，对玻璃化温度影响较小，因此不影响其使用耐热性。在反应过程中，由于1,4
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丁二醇、1,4
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环己烷二甲醇与丁二酸的反应活性相近，因此无需进行分酯化操作，工艺流程简单，设备投入较少。采用本专利技术中的方法，可获得熔融指数在5.0
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10.0、重均分子量为20,000
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200,000g/mol的可降解共聚酯，无需进一步扩链、增粘，生产工序和设备投入得到进一步降低。
[0011]作为优选，步骤(1)中，所述混合二醇中丁二醇所占的摩尔百分比为60～90％。
[0012]1,4
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环己烷二甲醇能够有效降低共聚酯分子链的规整性，从而使结晶性能下降，变为无定形聚合物，消除熔点，减弱对光线的反射、吸收，从而提高总透光率。添加适当含量的1,4
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环己烷二甲醇，能够在有效保证共聚酯的降解性能的条件下，提高总透光率。
[0013]作为优选，步骤(1)中，所述1,4
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环己烷二甲醇的顺式异构体和1,4
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环己烷二甲醇的反式异构体的摩尔比为3：7。
[0014]相较而言，其它不同顺反异构体比例的环己烷二甲醇单体不易得且价格高，而且当顺式异构体的含量较高时，将导致过于破坏聚合物分子链规整性，从而使共聚酯玻璃化温度下降影响耐热性，同时力学性能下降，影响拉伸强度。而顺式异构体含量过低，则会导致共聚酯分子链规整性提高，即便玻璃化温度和拉伸强度得到提高，但严重影响透明性。
[0015]作为优选，步骤(2)中，所述混合二醇和丁二酸的摩尔比为1.02～1.5：1。
[0016]作为优选，步骤(2)中，所述酯化反应为：在氮气气氛下，温度为140～180℃、压力为20～80kPa的条件下反应2～5h。
[0017]作为优选，步骤(2)中，所述缩聚反应为：在温度为230～260℃、压力低于70Pa的条件下反应1～4h。
[0018]作为优选，步骤(2)中，所述支化剂为三羟甲基丙烷和/或季戊四醇；所述支化剂的添加量为丁二酸摩尔量的0.1～0.5％。
[0019]支化剂能够促进高聚物分子链的交联支化，有利于提高可加工性，并且加入顺反异构的1,4
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环己烷二甲醇后，会破坏分子链结构的规整性，使共聚酯的结晶性下降，需要进一步控制支化剂的添加量，使得可降解共聚酯具备较好的可加工性。
[0020]作为优选，步骤(2)中，所述磷稳定剂为磷酸、磷酸二乙酯、磷酸三辛酯和磷酸三苯酯中的一种或多种；所述磷稳定剂的添加量为所述高透明可降解共聚酯质量的40～70ppm。
[0021]根据共聚酯单体的设计加入量，以及其他助剂添加量确定的情况下，可以预测产
物产量，因而磷稳定剂的添加量可以依据产物总质量进行添加。
[0022]作为优选，步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一锅法合成高透明可降解共聚酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将1,4
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丁二醇和1,4
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环己烷二甲醇混合后得到混合二醇；所述1,4
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环己烷二甲醇包括1,4
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环己烷二甲醇的顺式异构体和1,4
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环己烷二甲醇的反式异构体；（2）将混合二醇、丁二酸进行酯化反应得到酯化产物，再加入支化剂、磷稳定剂和催化剂，并在真空下进行缩聚反应，得到高透明可降解共聚酯。2.如权利要求1所述一锅法合成高透明可降解共聚酯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述混合二醇中丁二醇所占的摩尔百分比为60~90%。3.如权利要求1或2所述一锅法合成高透明可降解共聚酯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述1,4
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环己烷二甲醇的顺式异构体和1,4
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环己烷二甲醇的反式异构体的摩尔比为3：7。4.如权利要求1所述一锅法合成高透明可降解共聚酯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合二醇和丁二酸的摩尔比为1.02~1.5：1。5.如权利要求1或4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家旭，徐文庆，田思航，许如梦，王松林，王文俊，
申请(专利权)人：浙江恒逸石化研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：