【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种聚碳酸丁二醇酯改性剂、聚碳酸丁二醇酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、传统石油基高分子使用导致的微塑料污染问题已经成为人类社会面临的重大生态灾难。以全生物降解聚合物替代传统石油基聚合物用于塑料行业，可以有效解决塑料污染问题，成为全世界关注的热点。
2、目前，pla、pbs、pha、ppc和pbc等具有生物降解特性的脂肪族聚酯和聚碳酸酯聚合物作为塑料制品的基础材料已经实现产业化。遗憾的是，由于性能上的缺陷不管哪种聚合物均不能单独使用，需经过共混复配实现功能互补才能符合制品加工要求。其中，优选合适的相容剂提高共混组分间的相容性是获得综合性能优异复合材料关键。
3、高分子量聚碳酸丁二醇酯(pbc)兼具优异生物降解特性、力学性能和延展性，在环境友好型全生物降解高分子领域具有广泛应用前景。但是，pbc分子链中存在一个对称的碳酸酯结构，分子链极性较小，导致pbc聚合物存在热形变温度低和结晶速率慢的缺点，限制了pbc应用范围的拓展。因此，常以其它全生物降解聚合物与pbc通过共混或共聚来改善pbc应用性能。专利cn 102875998 a、cn 102153838 a和cn114702810 a将脂肪族聚酯添加到pbc基体中，获得的复合材料具有优异的力学性能。专利cn 115232315a和cn 115232297a还采用共聚策略将聚乙醇酸链段引入pbc分子链，来改善pbc的力学性能和降解性能。脂肪族聚酯的引入尽管可以改善pbc的力学性能，可是由于pbc与脂肪族聚酯的相容较差
4、有鉴于此，本专利技术提出一种新的聚碳酸丁二醇酯改性剂、聚碳酸丁二醇酯复合材料及其制备方法，以脂肪族聚碳酸酯-聚酯共聚物离子聚合物(pbsc)为增容剂，加入到pbc与脂肪族聚酯共和体系，改善pbc和脂肪族聚酯之间相容性，获得一种综合性能优异的pbc基复合材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种聚碳酸丁二醇酯改性剂，该pbsc改性剂结构中pbc链段与脂肪族聚酯链段分别可以与基体中pbc和脂肪族聚酯产生强的界面粘附力，链段中存在的磺酸根可以与基体之间通过氢键作用产生强相互作用，显著改善pbc和脂肪族聚酯间的相容性。
2、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
3、一种聚碳酸丁二醇酯改性剂，为脂肪族聚酯-聚碳酸酯共聚离子聚合物。
4、进一步的，所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂的结构式如下：
5、
6、式中，r为碳原子个数为2-10的烷基或环状烷基，m、n为聚合度。
7、本专利技术的第二个目的在于提供上述的聚碳酸丁二醇酯改性剂的制备方法，熔融缩聚方式合成一种脂肪族聚碳酸酯-聚酯共聚物离子聚合物(pbsc)，过程简单，且聚合物结构易于控制。
8、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
9、上述的聚碳酸丁二醇酯改性剂的制备方法，为熔融缩聚方法，包括以下步骤：
10、(1)将1,4-丁二醇、有机碳酸酯，在催化剂1、n2气氛、70-200℃下反应0.5-6h，得聚碳酸二醇酯预聚物；
11、将富马酸二甲酯、脂肪族二元醇，在催化剂2、n2气氛、150-200℃下反应1-8h，得聚富马酸二醇酯预聚物；
12、(2)将所述的聚富马酸二醇酯预聚物和聚碳酸二醇酯预聚物，在催化剂3、200pa以下、200-230℃的条件下缩聚反应1-10h，得带有双键的脂肪族聚酯-聚碳酸酯共聚物；
13、(3)将所述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯共聚物溶于有机溶剂后，加入亚硫酸氢钠，在100-130℃下反应7-24h，得脂肪族聚酯-聚碳酸酯共聚离子聚合物，即所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂。
14、进一步的，所述的1,4-丁二醇和有机碳酸酯的物质的量之比为0.5-5：1；
15、所述的脂肪族二元醇和富马酸二甲酯的物质的量之比为1-4：1；
16、所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂中碳酸酯和酯基链段的质量之比为1-5：5-1。
17、进一步的，所述的催化剂1、催化剂2、催化剂3为甲醇钠、氢氧化钠、醋酸钠、氢氧化钾、醋酸锑、碳酸氢钾、乙醇钠、乙二醇锑、乙酰丙酮钠、醋酸锌、氧化镁、二氯二茂锆、硝酸锌、醋酸镁、钛酸四丁酯、二月桂酸二丁基锡、氯化锆、醋酸钙、醋酸钡、氯化锌、钛酸四异丙酯、碳酸钾、醋酸锰、碱式碳酸镁、醋酸钾、钛酸四乙脂，氯化锡、辛酸亚锡、4-二甲氨基吡啶和氧化锑中的至少一种。
18、进一步的，所述的步骤(1)中，有机碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二苯酯中的一种；
19、脂肪族二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇，1,4-丁二醇、2-甲基-1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、1,4-戊二醇、1,6-己二醇、1,5-己二醇、2,5-己二醇、1,4-环己二醇、1,8-辛二醇、3,6-辛二醇、1,0-癸二醇中的一种；
20、所述的步骤(3)中，有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚和二甲基亚砜中的一种。
21、本专利技术的第三个目的在于提供一种聚碳酸丁二醇酯复合材料，该复合材料以脂肪族聚碳酸酯-聚酯共聚物离子聚合物(pbsc)为增容剂，加入到pbc及其复合材料中，显著改善pbc和脂肪族聚酯间的相容性，获得综合性能优异的pbc基复合材料，对拓展pbc应用范围具有重要意义。
22、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
23、一种聚碳酸丁二醇酯复合材料，包括：聚碳酸丁二醇酯、脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂和脂肪族聚酯；
24、其中，所述的聚碳酸丁二醇酯的质量含量为5-90％；
25、所述的脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂的质量含量为0.5-50％；
26、所述的脂肪族聚酯的质量含量为0-70％；
27、所述的脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂为上述的脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂或采用上述的制备方法制备而成。
28、进一步的，所述的脂肪族聚酯为聚乳酸(pla)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚丁二酸乙二醇酯(pes)、聚乙醇酸(pga)和聚丁二酸-己二酸丁二酯(pbsa)中的至少一种。
29、本专利技术的第四个目的在于提供上述的聚碳酸丁二醇酯复合材料的制备方法，该制备方法是填充共混工艺，过程简单。
30、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
31、上述的聚碳酸丁二醇酯复合材料的制备方法，为：将聚碳酸丁二醇酯、脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂和脂肪族聚酯搅拌混匀后，在60-230℃挤出造粒，得所述的聚碳酸丁二醇酯复合材料。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
33、1、本专利技术的技术方案中，采用熔融缩聚法合成脂肪族聚碳酸酯-聚酯共聚物离子聚合物，具有过程简单和结构易于控制的优点。
34、2、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚碳酸丁二醇酯改性剂，其特征在于，所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂为脂肪族聚酯-聚碳酸酯共聚离子聚合物。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂，其特征在于，
3.权利要求1所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为熔融缩聚方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
7.一种聚碳酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，包括：聚碳酸丁二醇酯、脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂和脂肪族聚酯；
8.权利要求7所述的聚碳酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，
9.权利要求7-8任一项所述的聚碳酸丁二醇酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：将聚碳酸丁二醇酯、脂肪族聚碳酸丁二醇酯改性剂和脂肪族聚酯搅拌混匀后，在60-230℃挤出造粒，得所述的聚碳酸丁二醇酯复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸丁二醇酯改性剂，其特征在于，所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂为脂肪族聚酯-聚碳酸酯共聚离子聚合物。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂，其特征在于，
3.权利要求1所述的聚碳酸丁二醇酯改性剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为熔融缩聚方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王自庆，王培贤，魏鑫，宋晓玲，魏忠，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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