[发明专利]一种改性的聚丁二酸丁二醇酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性的聚丁二酸丁二醇酯的制备方法，所述制备方法以丁二酸或丁二酸酐、1,4‑丁二醇和生物基多元醇为原料，在催化剂存在下，经酯化和缩聚反应最终得到生物基多元醇改性的聚丁二酸丁二醇酯。其中生物基多元醇为以动植物等为原料得到的低聚物多元醇，生物基多元醇羟基官能度一般在2或2以上，因此既可以作为扩链剂使用，以提高聚丁二酸丁二醇酯分子量，也可以作为改性结构单元使用。本发明制得的生物基多元醇改性聚丁二酸丁二醇酯重均分子量在3‑5万。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，具体涉及一种生物基多元醇改性的聚丁二酸丁二醇酯的制备方法

背景技术

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种脂肪族，其结构单元由丁二酸和丁二醇组成，分子结构式如下：

PBS于20世纪90年代进入材料研究领域，从开发到现在已经历了20年以上的历史。作为已商品化的性能优异的绿色塑料，其表现有如下几个方面：

分子链柔软，熔点较低(典型PBS熔点为114℃)，具有与低密度聚乙烯等通用塑料相似的力学性能，因此PBS具有极好的加工性能。以薄膜领域为中心，可进行注塑成型、发泡、单丝等工艺操作。在农用薄膜、垃圾袋等领域得到广泛利用。

PBS具有优异的化学稳定性。在正常储存和使用过程中性能非常稳定，热变形温度接100℃，改性后热变形温度更高，可满足日常用品的耐热需求，可用于制备冷热饮包装和餐盒。

PBS可实现100％生物降解。结构单元丁二酸和丁二醇可通过生物发酵、利用再生资源等非石化途径获得，而PBS材料在堆肥、土壤、活化污泥等环境下可被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。

PBS具有优异的材料改性性能。通过改变单体组成和含量可以实现PBS性能的调整。如与天然纤维等生物质以及非生物质高分子材料具有良好的复合性能，实现PBS的性能调节。

目前传统的PBS合成路线主要为酯化-缩聚-扩链路线。日本昭和高分子在1993年首先实现了PBS树脂的半商业化生产装置，商品名为Bionolle(碧能)，牌号为1000。1000在生产过程中添加了异氰酸酯类化合物作为扩链剂来提高分子量。由于异氰酸酯化合物在反应过程中加入易产生凝胶，导致反应过程较难控制，同时异氰酸酯的毒性也限制了PBS的应用。

纯的PBS加工性能和使用性能均有一定的缺陷，通常需要改性。添加不同的二元醇如乙二醇等，或二元酸如己二酸、对苯二甲酸等。根据分子结构单元的不同，昭和高分子逐渐开发出2000、3000、6000、7000等系列产品。杜邦、巴斯夫等公司生产的PBS为含有对苯二甲酸结构单元的PBS改性产品，制品的耐热性能得到提高。碧能系列产品分子量从几万到几十万，熔点90-120℃，耐热温度接近100℃，具有良好的力学性能和加工性能。国内PBS研究和产业化起步较晚。由于缺乏在结构与性能的关系、装置工程化及优化等方面的系统性研究，国内生产的PBS产品种类相对单一、分子量相对较低。

发明内容

针对目前技术的困境与不足，本发明的目的在于提供一种改性PBS的制备方法，解决目前PBS制备方法中采用毒性异氰酸酯类化合物、以及PBS产品种类及性能相对单一、分子量相对较低等问题。

为了实现上述目的，本发明的计算方案为：

一种改性的聚丁二酸丁二醇酯的制备方法，包括如下步骤：

(1)原料配置：采用丁二酸或丁二酸酐、1,4-丁二醇和生物基多元醇为原料；其中：1,4-丁二醇与丁二酸或丁二酸酐摩尔比为1.0-1.7：1，生物基多元醇为丁二酸或丁二酸酐摩尔量的0.1％-15％；

(2)在催化剂存在下，经酯化和缩聚反应最终得到生物基多元醇改性的聚丁二酸丁二醇酯。