[发明专利]一种餐盒适用型生物降解塑料发泡粒子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种餐盒适用型生物降解塑料发泡粒子及其制备方法，解决了现有生物降解塑料存在耐热性不足的问题。通过提高苯二甲酸的含量来提升聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯耐热性能；同时，通过使用自制的高活性催化剂，来大幅度地提高缩聚初期脂肪链段的反应活性，使得聚酯中存在大量较长脂肪链段，从而提高聚酯的生物降解活性；通过控制超零界二氧化碳发泡工艺，规整聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯分子排布，进一步提高材料耐热性能。

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料合成与高分子材料发泡交叉技术领域。

背景技术

2015-2018年，我国快餐外卖行业以超过80%的增长率飞速发展，塑料餐盒的使用量也飞速增加；据统计2018年全国外卖快餐行业共生产和使用塑料餐盒大约200万吨，主要使用以聚丙烯为主的不可降解塑料，塑料餐盒使用废弃后无法与食物垃圾分离，导致其难以回收，同时由于其无法自然降解，所以塑料餐盒在给我们带来巨大生活便利的同时，也严重地污染了我们的生存环境。为了解决这一问题，近年来，同领域技术人员加大了对餐盒适用型生物降解塑料的研究。但到目前为止，全球主流使用的可生物降解塑料还存在耐热性不足的缺陷，无法很好地适应快餐包装行业的需求。

生物降解塑料中的聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯中对苯二甲酸含量提高时，其耐热性能会有明显提升，但降解性能会出现大幅下降，无法通过GB/T19277、EN13432、ASTMD6400等国内外降解测试标准。

在生物降解塑料发泡粒子制备过程中，若通过超零界二氧化碳发泡，会使生物降解塑料内部形成大量均匀的气体微孔，从而具有耐热、质轻、隔热、保温的特性，可在餐饮包装行业得到非常广泛的应用前景；但如何通过超临界二氧化碳发泡，进一步提高材料耐热性能，同时减小材料密度，提高材料保温性能成为现场急需要解决的技术难题。

发明内容

本发明提供了一种餐盒适用型生物降解塑料发泡粒子及其制备方法，可以大幅提高聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯的耐热性能，同时保留其生物降解性能，通过超临界二氧化碳发泡，进一步提高材料耐热性能，同时减小材料密度，提高材料保温性能。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术难题的：

通过提高苯二甲酸的含量来提升聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯耐热性能；同时，通过使用自制的高活性催化剂，来大幅度地提高缩聚初期脂肪链段的反应活性，使得聚酯中存在大量较长脂肪链段，从而提高聚酯的生物降解活性；通过控制超零界二氧化碳发泡工艺，规整聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯分子排布，进一步提高材料耐热性能。

一种餐盒适用型生物降解塑料发泡粒子，其特征在于，含有己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和催化剂，其中的醇酸总摩尔比不小于1.2:1，己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为45:55-35:65，自制的高效缩聚催化剂的加入量为酯化物总质量的100-5000ppm。

一种餐盒适用型生物降解塑料发泡粒子的制备方法，其特征在于以下步骤：

第一步、将己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇和自制的高效缩聚催化剂置于聚合反应装置中混合均匀，其中的醇酸总摩尔比不小于1.2:1，己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为45:55-35:65；自制的高效催化剂的加入量为酯化物总质量的100-5000ppm；

第二步、在温度为200-240℃条件下，对第一步得到的混合物进行酯化反应，待酯化率达到95%以上后，酯化反应结束；

第三步、在第二步得到的酯化物内加入自制的高效缩聚催化剂，在温度为200-240℃，压力为0pa-500pa的条件，进行缩聚反应；在温度190℃和压力2.16kg条件下，当缩聚产物粘度达到熔融指数小于或等于5克/10分钟，结束缩聚反应；

第四步、将第三步得到的缩聚酯化物，通过水下切粒设备，均匀切成直径小于1.5毫米的类圆形颗粒；