[发明专利]一种生物降解共聚酯及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种生物降解共聚酯及其制备方法和应用，属于高分子加工领域。本发明将聚对苯二甲酸‑己二酸‑丁二醇酯(PBAT)、ε‑己内酯(CL)或其衍生物、加工助剂等通过特殊的双螺杆挤出过程制备得到PBAT‑co‑PCL共聚物。本发明得到的共聚物能够保持PBAT优异的延伸率同时解决了PBAT强度低、降解速率较快的不足，因而在生物降解膜袋品如农膜、购物袋中具有广泛的应用前景。本发明利用特殊的双螺杆挤出工艺具有生产过程简单、效率高、单体利用率高等优点，可大规模推广。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种生物降解共聚酯及其制备和应用。

背景技术

塑料制品应用在人们生活的方方面面，但传统的塑料一般需要上百年甚至更长的时间才能完全降解，导致严重的塑料污染。因而，大力发展环境友好型的可生物降解的聚合物代替传统不可降解聚合物，已成为当前学术界和工业界研究开发的热点。其中，聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)是一种脂肪族-芳香族共聚物，具有良好的生物降解性以及优异的延展性，已在生物降解农膜、购物袋、快递袋等领域得到尝试推广应用。但PBAT自身强度低、生物降解速率较快等缺点使得上述产品使用者体验感较差，限制了其广泛应用。

针对PBAT的上述缺点，一些科研工作者对PBAT的改性进行了很多尝试方法。例如，专利CN105524262A在合成釜中通过在苯甲酸亚锡的催化下制备PBAT后再与丙交酯进行混合反应，得到PBAT-聚乳酸(PLA)嵌段共聚物。专利CN102838734B在合成釜中通过加入特定的催化剂与PBAT、丙交酯混合熔融状态下反应得到PBAT-PLA嵌段共聚物。专利CN107759797A介绍了在高压釜中首先制备PPC-PCL共聚酯以及PBAT预聚物，随后混合制备得到PPC-PCL-PBAT三元共聚物。这些工作都一定程度上提供解决PBAT缺点的思路方向。但专利中介绍的方法多是在合成釜内实现，需要高压、保护气等苛刻的实验条件且往往反应时间较长效率不高。因而，开发简单便捷、效率高的方法制备强度高且降解速率适中的PBAT将有利于扩大其应用范围，满足人们的对综合性能优异的生物降解产品的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种生物降解共聚酯及其制备方法和应用。该方法具有简单便捷，效率高等优点。

本发明提供了一种生物降解共聚酯，所述生物降解共聚酯为聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯和ε-己内酯的共聚物PBAT-co-PCL。

其中，所述PBAT与ε-己内酯的质量比例范围为99:1～90:10；优选地，为99:1～95:5。

本发明还提供了一种生物降解共聚酯的制备方法，具体的是：通过将聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)、ε-己内酯(CL)或其衍生物、加工助剂等通过双螺杆反应挤出制备得到聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯和ε-己内酯的共聚物(PBAT-co-PCL)。

其中，所述PBAT与ε-己内酯(CL)或其衍生物的质量比例范围为99:1～90:10；优选地，为99:1～95:5。

其中，所述ε-己内酯(CL)衍生物是指聚己内酯多元醇的一种或多种；优选地，为聚己内酯二元醇。

其中，所述加工助剂是指含能使PBAT和ε-己内酯(或衍生物)反应的助剂，如带环氧基团或异氰酸根基团的化合物的一种或多种，具体可以是BASF生产的环氧扩链剂ADR、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)等的一种或多种。

其中，所述加工助剂的量占PBAT和PCL总含量的0.1％至5％；优选地，为0.1％至2％。

其中，所述特殊双螺杆挤出工艺是指通过改造的双螺杆挤出机生产，具体是在口模处连接有静态混合器的双螺杆挤出机。

所述的双螺杆挤出机的长径比为25:1～60:1；优选地，为48:1～60:1。