[發明專利]一種提高聚丁二酸丁二醇酯熔體強度的制備方法

有效

• 申請號: 201210009185.3
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102558793A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 周洪福;王向東;劉本剛;劉偉
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L67/04;C08K5/15;B29C47/92
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

技術領域

本發明涉及一種提高聚丁二酸丁二醇酯（PBS）熔體強度的制備方法，具體涉及一種利用多環氧基團的擴鏈劑通過配方和工藝條件的控制制備可生物降解且具有高熔體強度的PBS的方法。本發明屬于聚合物合成技術領域。

背景技術

隨著石油化工產業的發展，高分子材料在人們日常的生活生產中被應用的越來越廣泛。但是，由于大多數高分子材料廢棄物不易降解，給我們的環境造成了很大的污染。因此，國內外的很多專家和研究人員紛紛對可降解生物塑料進行了大量的研究。生物降解塑料既能發揮塑料本身的優良性能，又能夠在其報廢后不給環境帶來污染，可以通過生物（酶）迅速分解。

PBS是一種熱塑性全生物降解塑料，它是由丁二酸和丁二醇聚合縮合所得到。其具有以下優點：1、PBS塑料薄膜制品，埋入土壤，經三個月可以實現全生物降解；2、PBS的力學性能十分優異，接近聚丙烯和ABS樹脂；3、其耐熱性也非常好，熱變形溫度接近100℃，改性后使用溫度也能接近100℃。但是由于PBS熔體強度比較低，導致其在抗熔垂性能差、熱成型制品壁厚不均，擠出涂覆和壓延時邊緣卷曲，擠出發泡時泡孔塌陷等問題。因此，提高PBS的熔體強度，擴大其在熱成型加工、發泡、擠出涂覆和吹塑等方面的應用，顯得尤為重要。

目前，提高PBS熔體強度的研究工作尚處于起步階段，國內外的研究專利較少。比如：采用過氧化物和多官能團單體，提高PBS交聯效率的方法（專利CN101899200A），制備了PBS發泡材料，該種方法制得PBS制品比較軟，凝膠含量高，在發泡材料等領域使用受到限制；Sang-Kyun?Lim等采用兩種不同的異氰酸酯對PBS進行了改性，提高了基體的粘度，制得了發泡材料（Macromolecular?Research,?Vol?16,?No.3,?pp218-223,?2008），但是所制得的產品會殘留有毒性的異氰酸酯小分子，大大限制了其在很多領域（比如食品、藥品包裝等）的應用。

發明內容

本發明的目的是針對現有提高PBS熔體強度技術的不足，提供一種可生物降解的高熔體強度PBS的制備方法，通過單螺桿擠出機將PBS和環氧基擴鏈劑進行熔融共混，制備具有可完全生物降解、高熔體強度的PBS樹脂。

為了降低高溫和剪切摩擦生熱對PBS樹脂的降解，我們通過增加螺桿的長徑比，降低轉速，延長PBS在擠出機中的反應時間等手段來實現。最終制得的高熔體強度PBS可以用于吹塑、發泡、熱成型及擠出涂覆等領域。

為了彌補PBS樹脂制品比較軟的不足，我們將采用改性劑對其進行改性提高其硬度。

為了使PBS、改性劑與擴鏈劑之間的反應更加容易進行，我們在反應體系中加入促進劑，以提高環氧基團和羧基、羥基之間的反應活性。

本發明的方法具體為：按照重量計，原料組成：70-99份PBS、0.5-15份環氧基擴鏈劑、0.5-20份改性劑、0.01-1份抗氧劑，促進劑0.0001-0.01份，各成分的總和為100份。首先，將PBS、改性劑和環氧基擴鏈劑放在真空烘箱里，于40-80℃下干燥10-20個小時；然后將干燥后的PBS、改性劑、擴鏈劑、抗氧劑放入高速攪拌機混合，5-20分鐘，得到初混物。再將上述初混物在110-200℃的單螺桿擠出機上進行熔融共混，制得高熔體強度PBS。

本發明所述的PBS是由丁二酸和丁二醇縮聚所制得，具有可生物降解性，分子量范圍10000-100000g/mol。

本發明所述的擴鏈劑是具有多環氧基團的擴鏈劑或是其被聚合物包覆的母料。

本發明所述的改性劑可以是聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）中的一種或兩種。

本發明所述的促進劑可以是金屬羧酸鹽、優選硬脂酸鋅；也可以是三氟化硼。

為了制備出高熔體強度PBS，本發明還提供了具體的制備方法：

1、將PBS、改性劑、擴鏈劑放入真空烘箱進行干燥；

2、將干燥后的PBS、改性劑、擴鏈劑及抗氧劑在高速攪拌機上進行混合；

3、最后，再在單螺桿擠出機上，將上述混合物進行熔融共混，得到高熔體強度PBS。

在本發明的具體制備方法，優選采用螺桿長徑比大于40:1的單螺桿擠出機，這樣可以增加物料在反應器中的停留時間，提高各反應組分的混合效果。

在本發明的具體制備方法，優選采用的單螺桿擠出機的轉速在40-120r/min，使環氧基擴鏈劑能夠更好地和PBS、改性劑進行反應接枝。

在本發明提供的制備方法中，優選地，所采用的螺桿擠出機的喂料速度為3-5kg/h。