[发明专利]一种制备热塑性生物降解塑料的方法

说明书

本发明公开了一种制备热塑性生物降解塑料的方法，包括以下步骤：(1)在惰性气氛中，将二羧酸或其酯和1,4‑丁二醇接触以进行酯化反应，以得到反应混合物，其中，所述二羧酸为对二苯甲酸、己二酸和1,4‑丁二酸；(2)向步骤(1)的反应混合物中加入催化剂和稳定剂，使该混合物进行聚合反应，以得到聚(己二酸丁二醇‑共‑对苯二甲酸丁二醇‑共‑丁二酸丁二醇)酯。通过本发明的方法得到的热塑性生物降解塑料(PBSAT)具有优异的力学性能和抗热降解性能。

技术领域

本发明属于生物降解塑料领域，具体地，涉及一种制备热塑性生物降解塑料的方法，更具体地，涉及一种制备热塑性生物降解塑料的方法，所述热塑性生物降解材料具有优异的力学性能和抗热降解性能。

背景技术

生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解塑料由于具有良好的降解性，主要用作食物软硬包装材料，这也是现阶段其最大的应用领域。

从1941年，英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内首先研制成功聚酯纤维以来，聚酯纤维行业的发展突飞猛进。聚酯纤维在提高人们物质生活水平的同时,其产生的废弃物也带来了较严重的环保问题。随着人们环境意识的提高，生物可降解高分子材料合成纤维越来越引起人们的重视。生物降解高分子材料，又称为“绿色生态高分子”，是在有氧及无氧条件下，聚合物在微生物及动植物体的作用下，其物理、化学性能发生下降及形成CO₂、H₂O、CH₄及其它一些小分子量化合物的聚合物。

近年来，生物可降解塑料合成的研究越来越多，例如聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚乙烯醇(PVA)和聚对苯二甲酸己二酸酯(PBAT)等。此外，聚(己二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇-共-丁二酸丁二醇)酯，英文简称PBSAT，是由对苯二甲酸、己二酸、丁二酸和丁二醇经缩聚而得生物降解聚酯纤维。相比于其它生物降解合成纤维，其主链柔顺，含有易水解的酯键，很容易在微生物作用下通过酶的催化而降解。PBSAT的熔点约为114℃，热变形温度约100℃，比一般可生物降解材料的耐热性好，同时其具有不错的力学性能，可达到工程塑料ABS和通用塑料聚丙烯的水平，具有广泛的市场应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备热塑性生物降解塑料的方法，其能够得到在各方面具有更加优异性能的热塑性生物降解塑料。

为了实现上述目的，在一方面，本发明提供了一种制备热塑性生物降解塑料的方法，包括：

(1)在惰性气氛中，将二羧酸或其酯和1,4-丁二醇接触以进行酯化反应，以得到反应混合物，其中，所述二羧酸为对二苯甲酸、己二酸和1,4-丁二酸；

(2)向步骤(1)的反应混合物中加入催化剂和稳定剂，使该混合物进行聚合反应，以得到聚(己二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇-共-丁二酸丁二醇)酯。

在一个优选的实施方式中，所述二羧酸酯包括二羧酸二甲酯和/或二羧酸二乙酯。

在一个优选的实施方式中，基于所述二羧酸的总重量为100重量％，所述对二苯甲酸、己二酸和1,4-丁二酸的含量分别为5-20重量％、5-20重量％和60-90重量％，且三者的含量之和为100重量％。

在一个优选的实施方式中，所述二羧酸或其酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1：1-1.8。

在一个优选的实施方式中，所述催化剂和二羧酸或其酯的摩尔比为10ppm-10000ppm，优选地，所述催化剂包括但不限于钛酸四甲醇酯、钛酸四乙醇酯、钛酸四丙醇酯、钛酸四丁醇酯和钛酸四异丙酯中的至少一种，更优选地，所述催化剂包括但不限于钛酸四丁醇酯。