[发明专利]一种生物可降解的脂肪族/芳香族共聚酯的连续生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物可降解的脂肪族/芳香族共聚酯的连续生产工艺，属于高分 子加工技术领域。

背景技术

脂肪族/芳香族共聚酯，完美结合了脂肪族聚酯和芳香族聚酯各自的优点，是一 种具有良好力学性能的生物可降解材料，可用来制造农用薄膜、垃圾袋、一次性饭盒、 食品包装、热成型包装材料等。巴斯夫、伊斯曼、杜邦等大公司都已经开发了此类材 料，并已商品化。

目前传统的脂肪族/芳香族共聚酯生产工艺均为间歇生产工艺，BASF公司在美国 专利US6018004、US6046248、US5817721中公开了脂肪芳香族共聚酯的间歇生产工 艺。CN1796433A公开了一种用稀土化合物催化剂合成聚酯的方法，采用的是单釜操 作。CN200610116115.2公开了一种脂肪族/芳香族共聚物的制备方法，以对苯二甲酸 二甲酯、丁二酸二甲酯、1,4-丁二醇为原料，以四异丙氧基钛为催化剂合成了PBST 共聚酯。

间歇法合成脂肪族/芳香族共聚酯，虽然其生产灵活，但是其产品质量不稳定， 不利于后续产品的生产加工。同时其反应周期比较长，对能源和人力的成本消耗很大。

连续法合成脂肪族/芳香族共聚酯，其产品质量稳定，由于加强了传质传热、高度 自动化操作，明显缩短了反应时间，在能源和人力成本上消耗较小。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物可降解的脂肪族/芳 香族共聚酯的连续生产工艺。

本发明的具体技术方案如下。

一种生物可降解的脂肪族/芳香族共聚酯的连续生产工艺，该工艺将二元酸与二 元醇连续进料，先在酯化釜中在催化剂的存在下进行酯化反应，生成齐聚物，再进入 预聚塔进行预聚，最后进入缩聚釜进行缩聚，通过连续出料生产得到高分子量的生物 可降解聚酯；其中：

所述二元酸由芳香族二元酸和脂肪族二元酸组成，所述芳香族二元酸为苯基二元 酸，所述脂肪族二元酸为C₃～C₁₀的脂肪族二元酸；所述二元醇为C₂～C₆的脂肪族 二元醇；所述催化剂是主催化剂和协同催化剂组成的复合催化剂，所述主催化剂是钛 催化剂，协同催化剂选自镁、钙、锑、钴、锰、锌、钡或铝金属离子的醋酸盐、碳酸 盐、草酸盐、氧化物或烷氧基化合物中的任一种。

本发明中，所述脂肪族二元酸为C₅～C₁₀的脂环族二元酸或C₃～C₁₀的链状二元 酸；所述脂肪族二元醇为C₅～C₁₀的脂环族二元醇或C₂～C₆的链状二元醇。

本发明中，所述芳香族二元酸和脂肪族二元酸的摩尔比为1:(0.25～19)，所述 二元酸和二元醇的摩尔比为1：(1.2～3.0)。

本发明中，酯化反应时，酯化釜中温度保持在160℃至250℃，压力范围为常压 至4000Pa；预聚时，预聚塔的温度保持在260℃至285℃，压力范围为1000Pa至133 Pa，缩聚时，缩聚釜的温度保持在240℃至260℃，压力范围为200Pa至13.3Pa。

本发明中，在酯化釜中的反应时间为2～3小时，在预聚塔中的反应时间为1.5～ 2小时，在缩聚釜中的反应时间为1.5～3小时。

本发明中，通过每步监控聚合度控制反应时间。其在酯化釜中，芳香族二元酸、 脂肪族二元酸与二元醇反应，得到平均聚合度为3至10的齐聚物；预聚塔中，将从 酯化釜出来的齐聚物进行缩聚反应，得到平均聚合物为30至60的低分子量共聚酯； 缩聚釜中，将第二步得到的低分子量共聚酯进一步缩聚，得到平均聚合度为150至 260的共聚酯。

本发明中，酯化釜中，将芳香族二元酸、脂肪族二元酸与二元醇反应，酯化率为 93％至97％。

本发明中，缩聚釜中，搅拌轴的转速范围为1rpm至15rpm。

本发明中，所述催化剂的用量与二元酸总量的重量比为1：(1000～10000)。催 化剂中，主催化剂和协同催化剂的重量比为(5～10)：1。

本发明中，酯化釜为立式搅拌反应器；预聚塔为多级塔式反应器，由多个塔板组 成，反应物依靠重力由上至下逐级完成缩聚反应；缩聚釜为卧式鼠笼反应器。