[发明专利]低分子量和高熔体黏度的聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备和基于其的微孔发泡材料及应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种兼具低分子量和高熔体黏度的聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备方法和基于其的微孔发泡材料及应用。本发明制备方法包括以下步骤：将丁二酸、丁二醇和催化剂混合，加热反应，升温，加入含磷离子单体，抽真空反应，得到兼具低分子量和高熔体黏度的聚丁二酸丁二醇酯离聚物。本发明PBS离聚物有效克服了聚丁二酸丁二醇酯熔体强度低不易发泡的难点，可应用于制备发泡材料中，解决了现有PBS发泡产品中存在的开孔率高、泡孔尺寸大且不均匀、泡孔质量难以调控的技术问题，以其为原料科制备得到材料密度低、发泡倍率高、泡孔尺寸小、泡孔密度大的发泡材料，且工艺绿色环保，对环境不造成任何危害和污染。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种兼具低分子量和高熔体黏度的聚丁二酸丁二醇酯离聚物及其制备方法和基于其的微孔发泡材料及应用。

背景技术

泡沫塑料是由大量气体介质的微孔均匀分散在塑料基体中而形成的一类高分子材料，也被称为多孔塑料。具有诸如质轻、缓冲减震、吸声降噪、隔热性能好、耐腐蚀性强等众多优点，广泛用于包装、隔热、隔声等材料领域中。微孔泡沫塑料是指泡孔直径在0.1～10微米范围之间，泡孔密度为10⁹～10¹⁵个/cm³范围内的发泡材料。微孔发泡材料可以在不降低材料物理性能的前提下减少塑料的使用量，保持或提高生产效率。而且微孔发泡材料的泡孔尺寸比聚合物中的裂纹尺寸还要小，因而微孔不仅不会降低材料的性能，反而可以钝化裂纹尖端，能够有效阻止裂纹扩展，此外，微孔还能够减缓聚合物材料内部的应力集中，改善和提高抗冲击性能，因此得到广泛研究。

超临界CO₂由于其价格低廉、操作易于控制、无毒无污染等优点，成为发泡领域工业生产和科学研究的热点，成为最有应用前景的替代发泡剂，且它在聚合物基体中溶解度高、扩散速度快，易于调控发泡材料的泡孔尺寸和密度。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是由1,4-丁二酸和1,4-丁二醇通过缩聚反应合成的半结晶型脂肪族聚酯，其分子链主要由极性的酯键(-COO-)和柔性的脂肪烃基(-CH₂-CH₂-、-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-)组成。它具有良好的热塑性、分子柔韧性和生物降解性等优点，成为最具发展潜力的脂肪族聚酯之一。日本昭和商业化生产的PBS“Bionolle”，其基础物理性质和机械性能与PP、PE相似。但是由于PBS分子主链非极性的酯键和亚甲基结构单元，分子间作用力以及分子链间的缠结作用低，同时具有材料的黏度和熔体强度低等缺点，限制了其在全生物降解泡沫、薄膜等领域的应用。

添加成核剂是改善PBS发泡材料性能的一种方法。Lim等(Journal ofMacromolecular Science Part B-Physics，2011，50：100-110)、(Journal ofMacromolecular Science Part B-Physics，2011，50：1171-1184)和(PolymerEngineering and Science，2011，51：1316-1324)报道了用PBS与多壁碳纳米管、碳纳米纤维、有机粘土的共混材料来制备发泡材料。Zhang等(Journal of Applied PolymerScience，2012，126：756-761)报道了添加滑石粉为成核剂的PBS发泡材料的制备。Hu等(Carbohydrate Polymer，2015，129：208-215)报道了经纳米微晶乙酰化纤维素(ACNC)增强PBS的发泡材料的制备。