[发明专利]高分子量脂肪族-芳香族共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及高分子量脂肪族-芳香族共聚酯及其制备方法。

背景技术

伴随着经济的高速增长，高分子材料的使用已渗透到人们生活的各个领域。然而，由于常用高分子材料大多难以生物降解，使用后丢弃到大自然中给生态环境造成了严重的影响。因此，开发对环境友好的可生物降解高分子材料已成为国内外研究热点。

聚（对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇）酯（PBAT）是一种脂肪族-芳香族共聚酯。既具有良好的延展性和韧性，又具有很好的耐热性和冲击性能；同时，这种共聚酯还具有良好的生物降解性能，是一种环境友好型高分子材料，可广泛应用于薄膜等包装材料领域，替代传统的不可降解塑料薄膜，减少传统薄膜的使用所带来的环境污染问题。

PBAT是以对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）、1，4-丁二醇（BG）和己二酸（AA）为原料，在催化剂作用下通过直接酯化或酯交换法聚合而成，整个合成过程可分为酯化阶段和缩聚阶段。为获得高分子量的共聚酯，酯化阶段是在常压惰性气体（如氮气）下进行；缩聚阶段是在高温、低压高真空度下进行。而PBAT虽然具有很好的柔韧性和抗冲击性能，但是其拉伸强度低，尤其是在分子量不高时。为了使最终产物分子量高，以提高PBAT的拉伸强度，常用的方法是提高缩聚反应的真空度或延长缩聚反应的时间。但是在高温下反应时间过长会使聚酯发生氧化，副反应增加，产物容易着色。更高的真空度对设备等要求较高，成本较高。而采用扩链剂扩链的方法可以有效的提高聚合物的分子量。专利CN101173037介绍了一种扩链法制备水性聚酯的方法。是在反应釜中先合成聚酯预聚物，然后将反应温度降低，加入扩链剂进行扩链反应。日本专利平6-256461将二元酸与二元醇熔融缩聚后，在后期向反应体系中加入异氰酸酯扩链剂进行扩链制备高分子量的聚酯。专利CN1247654在反应釜中先合成带羟基的聚酯预聚物，然后向体系中加入有机硅氮烷化合物作为扩链剂制备高分子量聚酯。这些方法都是在聚酯合成过程中，在缩聚反应后期向体系中加入扩链剂进行扩链。由于扩链剂反应活性高，所以这种方法在加入扩链剂时一般都要降低体系温度，同时得分批加入以提高扩链剂的分散性，防止局部发生凝胶现象。但是，该种扩链方式存在操作复杂，不易控制的缺陷。

发明内容

本发明目的在于提供一种高分子量脂肪族-芳香族共聚酯的制备方法，以解决现有技术中的PBAT的制备方法存在的扩链方式操作复杂，不易控制的技术性问题。

本发明的另一目的在于提供一种高分子量脂肪族-芳香族共聚酯。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高分子量脂肪族-芳香族共聚酯的制备方法，包括以下步骤：

（1）将芳香族类单体、1，4-丁二醇、己二酸和催化剂加入间歇式反应釜中，在惰性气体保护下进行酯化反应，酯化反应结束，进行缩聚反应，得到数均分子量Mn为2000-40000的PBAT预聚物；

（2）将上述所得的PBAT预聚物在双螺杆挤出机上采用扩链剂进行扩链，得到数均分子量Mn为10000-100000的PBAT共聚酯。

优选地，所述芳香族类单体与己二酸的物质的量之比为0.1~2:1；所述芳香族类单体与己二酸物质的量之和与1，4-丁二醇单体物质的量之比为1~2:1；所述催化剂用量为占单体中酸的总质量的0.01%~1.5%；所述扩链剂加入量为PBAT预聚物质量的0.05%~1.9%。

优选地，所述步骤（2）进一步包括：若所述扩链剂为固体，先将扩链剂与干燥的PBAT预聚物预混合，之后再加入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机机筒温度为90~180℃，螺杆转速为5~200rpm的条件下进行挤出扩链。

优选地，所述步骤（2）进一步包括：若所述扩链剂为液体，可将干燥的PBAT预聚物和所述扩链剂直接加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机机筒温度为90~180℃，螺杆转速为5~200rpm的条件下进行挤出扩链。

优选地，所述双螺杆挤出机的长径比为30~70。

优选地，所述步骤（1）中的物料加入过程进一步包括：将所述芳香族类单体、1，4-丁二醇（BG）和己二酸（AA）一次性全部加入反应釜中，或分批加入；所述催化剂在第一次投料时全部加入。

优选地，所述分批加入是指先将芳香族类单体与部分1，4-丁二醇进行酯化反应，当酯化反应的馏分水或甲醇出尽时，再将己二酸和部分1，4-丁二醇加入继续进行酯化反应。