[發(fā)明專利]一種生物基生物降解聚酯及其合成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910307682.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN110078907A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雅娟;龍彥博;侯愛民;樊武元;辛建國;王分隊(duì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金暉兆隆高新科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C08G63/685
• 分類號(hào): C08G63/685;C08G63/183
• 代理公司: 山西華炬律師事務(wù)所 14106
• 代理人: 陳奇

本發(fā)明公開了一種生物基生物降解聚酯及其合成方法，解決了現(xiàn)有生物基生物降解聚酯存在耐熱性能差和缺口強(qiáng)度低的缺陷；通過調(diào)整聚癸二酸?對(duì)苯二甲酸丁二醇酯中癸二酸與對(duì)苯二甲酸的摩爾比例，既具有了穩(wěn)定的生物降解性能，同時(shí)具有了優(yōu)秀的機(jī)械性能；通過引入反應(yīng)緩沖劑來控制預(yù)縮聚反應(yīng)速度，控制分子鏈結(jié)構(gòu)，并減少副反應(yīng)發(fā)生。本發(fā)明提高了可代替聚乙烯類生物降解塑料中生物質(zhì)的含量，探索出了用蓖麻作為塑料生物降解材料原料的新思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及生物基高分子材料與生物降解高分子材料的合成領(lǐng)域，具體涉及一種生物基生物降聚酯聚癸二酸-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯及其的制備方法。

背景技術(shù)

2018年全球塑料使用總量已超過5億噸，合成這些塑料需要消耗大量的石油資源，毫無節(jié)制的開采石油資源對(duì)環(huán)境造成的破壞早已超出我們的想象，目前，所有的塑料均無法實(shí)現(xiàn)有效降解，垃圾分類的不到位，也使得塑料的回收利用變得困難重重，塑料正在以驚人的速度污染著我們賴以生存的環(huán)境。

歐、美、日等發(fā)達(dá)國家不約而同的制訂和出臺(tái)了禁塑法規(guī)，將高分子材料合成原料是否全部來源于生物質(zhì)，而非石油的生物基概念列為了環(huán)保型新材料的重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域。

近年來，對(duì)于生物降解塑料合成的研究越來越多，但目前比較成熟的生物降解聚酯產(chǎn)品僅有PBAT（聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯)和PLA（聚乳酸），有規(guī)模化應(yīng)用市場(chǎng)。PBAT雖然各方面性能優(yōu)異，能夠大量替代聚乙烯，但目前其全部合成原料依然全部來源于石油；而PLA雖然全部合成原料均通過淀粉發(fā)酵獲得，但存在耐熱性能差和缺口強(qiáng)度低的缺陷，很難單獨(dú)使用。

中國的蓖麻產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的20%，蓖麻油和蓖麻衍生品的90%以上，以基礎(chǔ)原料的形式出口到了美、法、英、德等國家，其潛在價(jià)值沒有得到充分地開發(fā)。癸二酸是蓖麻油衍生物之一，長(zhǎng)鏈脂肪結(jié)構(gòu)，使其聚酯兼具優(yōu)秀的機(jī)械性能、熱性能與可降解性能，非常適合作為生物降解材料的原料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種生物基生物降聚酯聚癸二酸-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯及其制備方法，聚癸二酸-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯性能與PBAT（聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯）相近，可以代替低密度聚乙烯，生物降解性能穩(wěn)定，具有極大市場(chǎng)應(yīng)用前景，同時(shí)聚癸二酸-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯中癸二酸的質(zhì)量占比接近40%，實(shí)現(xiàn)了部分原料的生物基化，也為國內(nèi)癸二酸提供了更高附加值的應(yīng)用渠道。

本發(fā)明的總體構(gòu)思是：通過調(diào)整聚癸二酸-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯中癸二酸與對(duì)苯二甲酸的摩爾比例，使其既具有穩(wěn)定的生物降解性能，同時(shí)具有優(yōu)秀的機(jī)械性能；通過引入反應(yīng)緩沖劑來控制預(yù)縮聚反應(yīng)速度，控制分子鏈結(jié)構(gòu)，并減少副反應(yīng)發(fā)生。

一種生物基生物降解聚酯，含有癸二酸、對(duì)苯二甲酸、1,4-丁二醇和酯化催化劑，癸二酸與對(duì)苯二甲酸的摩爾比為55:45-45:55。

一種生物基生物降聚酯合成方法，包括以下步驟：

第一步、在聚合反應(yīng)釜中，加入癸二酸、對(duì)苯二甲酸、1,4-丁二醇和酯化催化劑，并混合均勻，加料需要滿足以下條件：癸二酸與對(duì)苯二甲酸的摩爾比為55:45-45:55；醇的總摩爾數(shù)與酸的總摩爾數(shù)的比值大于或等于1:1；酯化催化劑的加入量為酯化物理論質(zhì)量的10ppm-10000ppm；

第二步、在200℃-240℃條件下的聚合反應(yīng)釜內(nèi)，使第一步得到的混合物進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到酯化率達(dá)到95%以上的酯化物；

第三步、在得到的酯化率達(dá)到95%以上的酯化物內(nèi)，加入縮聚催化劑和反應(yīng)緩沖劑，使聚合反應(yīng)釜內(nèi)的溫度保持在200℃-240℃，使釜內(nèi)壓力保持在0帕-500帕，進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)；取樣聚合反應(yīng)釜內(nèi)的預(yù)縮聚產(chǎn)物進(jìn)行預(yù)縮聚產(chǎn)物熔融指數(shù)測(cè)定，在溫度190℃和壓力2.16kg測(cè)定條件下，當(dāng)測(cè)定到預(yù)縮聚產(chǎn)物熔融指數(shù)小于或等于200g/10min時(shí)，結(jié)束預(yù)縮聚反應(yīng)；