[发明专利]一种聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚己二酸‑对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法，以己二酸、对苯二甲酸和1,4‑丁二醇为原料，在催化剂的作用下依次进行酯化反应、预缩聚反应和终缩聚反应制得聚己二酸‑对苯二甲酸丁二醇酯；所述催化剂在酯化反应前加入；所述催化剂的制备方法为：(1)将物质A(氨基酸或氨基酸酯)、钛酸酯、硅酸酯和金属醋酸盐加入到二元醇(1,4‑丁二醇)和一元醇(甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇)的混合液中进行反应；(2)除去反应生成的小分子；(3)向除去小分子后的体系中加入磷酸类化合物进行再次反应制得所述催化剂。本发明能在较低温度、较短时间内合成优质量的PBAT，生产耗能大大降低。

技术领域

本发明属于生物可降解脂肪族聚酯高分子材料合成技术领域，涉及一种聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法，具体涉及一种广泛应用于生活中的吸塑、吹塑、农用地膜等可降解塑料制品的一种高分子量聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法。

背景技术

聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的主链是由脂肪族结构单元和芳香族结构单元通过易水解的酯键连接而成，易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解代谢，最终转化为CO₂和H₂O。与传统的生物降解聚酯相比，PBAT在具有较高熔点的同时又具有良好的力学延展性、可加工性和物理机械性能，可以用注塑、吹塑、吹膜等成型方法进行加工，故而用途极为广泛，不仅可以应用于包装领域，还可以应用于医药卫生方面和农业领域等，符合环境保护与可持续发展战略要求。

尽管PBAT具有良好的应用价值，但是目前生产PBAT过程中仍然存在一系列的问题。在合成PBAT的过程中，由于催化剂的选用不当和反应工序的缺陷，会导致产物分子量低，颜色发红的问题，大大限制了其在生活中的应用。PBAT的合成需要在体系内添加催化剂，目前所添加的催化剂主要是以钛系催化剂(例如钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、丁二醇钛等)为主催化剂，其他金属盐(例如三氧化二锑、醋酸锑和丁二醇锑等)为助催化剂的混合催化剂，这些催化剂都存在一定的缺陷。主要表现在：(1)催化剂用量多导致活性中心被包埋，致使催化剂活性低，并且过多的催化剂也会导致副反应程度加剧，从而使产品分子量低、颜色发红；(2)普通钛系催化剂容易和水发生反应产生沉淀从而导致催化剂失活，而PBAT酯化过程中会产生大量的水，所以普通钛系催化剂只能在酯化结束后才能加入到体系中，这样大大延长了生产时间，增加了生产成本；(3)一般金属盐助催化剂具有一定的生物毒性，非环境友好型，限制了产品PBAT的其使用范围，并且需要多次加入催化剂，在操作上也有诸多不便，不利于工业化。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法。本发明提供的一种聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法，采用的催化剂是由氨基酸(酯)、钛酸酯、硅酸酯以及金属醋酸盐与环境友好型磷酸类化合物络合得到的，解决了普通钛系催化剂易水解的问题，且在反应过程中大大抑制了副产物四氢呋喃的生成。本发明还通过在酯化阶段调节升温速率的操作工艺，最终得到了在具有高分子量的同时又具有高L值、低酸值、低熔融指数的生物可降解聚酯PBAT，具体调节方法为：在酯化反应之前的阶段以1℃/min的速率缓慢升温，使得原料在反应釜内充分混合；待体系排出第一滴水时也就是酯化反应开始阶段以5℃/min的速率快速升温，使得原料对苯二甲酸和己二酸能快速和1,4-丁二醇发生酯化反应。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法，以己二酸、对苯二甲酸和1,4-丁二醇为原料，在催化剂的作用下依次进行酯化反应、预缩聚反应和终缩聚反应制得聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯；