本发明涉及可降解高分子材料聚合,是一种pbat共聚树脂组合物及其制备方法。
背景技术:
1、聚对苯二甲酸共己二酸丁二醇酯(pbat)是一种兼具pba(聚己二酸丁二醇酯)和pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)特性的聚合物,具有较好的力学性能,同时,也有较好的耐热和抗冲击性能。因其结构中酯键特性使其具有可生物降解性能,在家庭堆肥时会完全分解,不会留下任何有毒残留物。当pbat被放入堆肥中时,它的分解速度明显快于塑料,是塑料和其他不可生物降解塑料等有毒或有害材料的绝佳替代品。
2、随着人们环保意识的增强,可生物降解塑料及其制品的市场需求持续上涨,但是,传统pbat产品存在一定缺陷,当pbat注塑时,制品硬度(85a以上)较大,韧性不足,在部分注塑领域(软壳包装、手机壳等)中应用效果不佳,阻碍了该树脂材料的发展。为解决上述问题,通常以物理共混等改性加工方式来降低树脂硬度,提升韧性,但该类方法成本较高,且二次加工材料易降解,对后端制品造成较大影响。
3、因此,研究发明一种新型的pbat共聚树脂组合物及其制备方法是十分必要的。
技术实现思路
1、本发明提供了一种pbat共聚树脂组合物及其制备方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决pbat注塑制品现有存在的硬度较大,韧性不足、应用领域受限的问题。
2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:原料按照摩尔百分比计包括:20%至33%的a组分、20%至33%的b组分、44%至59%的c组分、0.2%至5%的d组分和所需量助剂,其中,a组分为对苯二甲酸或对苯二甲酸二醇酯,b组分为己二酸,c组分为1,4-丁二醇,d组分为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯和聚己内酯二醇中的一种以上。
3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:
4、上述助剂包括催化剂、抗氧剂、稳定剂、交联剂,其中,催化剂为钛系催化剂、锗系催化剂、铝系催化剂、镁系催化剂中的一种以上,抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂445、抗氧剂1425、抗氧剂1222中的一种以上,稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸氢二钠、磷酸三钙、磷酸三钠、磷酸三乙酯中的一种以上,交联剂为酒石酸、苹果酸、柠檬酸、甘油、季戊四醇、聚醚三醇中的一种以上。
5、上述pbat共聚树脂组合物,按照下述步骤制备得到:
6、第一步,在高纯氮气氛围下,将所需量的a组分、b组分、c组分搅拌均匀混合,得到混合浆料;
7、第二步,将混合浆料升温,进行酯化反应,得到酯化产物;
8、第三步,向酯化产物中加入所需量组分d,混合均匀,得到混合熔体;
9、第四步,将混合熔体再次进行酯化反应,得到预聚物;
10、第五步,向预聚物中加入所需量助剂,进行缩聚反应,得到流体pbat共聚树脂组合物;
11、第六步,将流体pbat共聚树脂组合物进行水冷固化、切粒、干燥处理,得到pbat共聚树脂组合物。
12、上述第二步中,反应升温至150℃至200℃,停留10分钟至30分钟,继续升温至220℃至240℃。
13、上述第四步中,反应温度为220℃至260℃,停留时间为5分钟至15分钟。
14、上述第五步中,反应压力为10pa至200pa,反应温度为230℃至260℃,反应结束时,指定熔融指数为3g/10min至10g/10min。
15、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种pbat共聚树脂组合物的制备方法,包括以下步骤:
16、第一步,在高纯氮气氛围下,将所需量的a组分、b组分、c组分搅拌均匀混合,得到混合浆料;
17、第二步,将混合浆料升温,进行酯化反应,得到酯化产物;
18、第三步,向酯化产物中加入所需量组分d,混合均匀,得到混合熔体;
19、第四步,将混合熔体再次进行酯化反应,得到预聚物;
20、第五步,向预聚物中加入所需量助剂,进行缩聚反应,得到流体pbat共聚树脂组合物;
21、第六步,将流体pbat共聚树脂组合物进行水冷固化、切粒、干燥处理,得到pbat共聚树脂组合物。
22、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进:
23、上述第二步中,反应升温至150℃至200℃,停留10分钟至30分钟,继续升温至220℃至240℃。
24、上述第四步中,反应温度为220℃至260℃,停留时间为5分钟至15分钟。
25、上述第五步中,反应压力为10pa至200pa,反应温度为230℃至260℃,反应结束时,指定熔融指数为3g/10min至10g/10min。
26、本发明中pbat共聚树脂组合物是通过四组分熔融共聚或嵌段共聚方式合成的,聚合难度更大,副产物较多,添加部分助剂抑制副反应,得到具有低强度、强韧性的pbat共聚树脂组合物,降低了后端改性制品成本。
1.一种pbat共聚树脂组合物,其特征在于原料按照摩尔百分比计包括:20%至33%的a组分、20%至33%的b组分、44%至59%的c组分、0.2%至5%的d组分和所需量助剂,其中,a组分为对苯二甲酸或对苯二甲酸二醇酯,b组分为己二酸,c组分为1,4-丁二醇,d组分为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯和聚己内酯二醇中的一种以上。
2.根据权利要求1所述的pbat共聚树脂组合物,其特征在于助剂包括催化剂、抗氧剂、稳定剂、交联剂,其中,催化剂为钛系催化剂、锗系催化剂、铝系催化剂、镁系催化剂中的一种以上,抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂445、抗氧剂1425、抗氧剂1222中的一种以上,稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸氢二钠、磷酸三钙、磷酸三钠、磷酸三乙酯中的一种以上,交联剂为酒石酸、苹果酸、柠檬酸、甘油、季戊四醇、聚醚三醇中的一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的pbat共聚树脂组合物,其特征在于按照下述步骤制备得到:
4.根据权利要求3所述的pbat共聚树脂组合物,其特征在于第二步中,反应升温至150℃至200℃,停留10分钟至30分钟,继续升温至220℃至240℃。
5.根据权利要求3或4所述的pbat共聚树脂组合物,其特征在于第四步中,反应温度为220℃至260℃,停留时间为5分钟至15分钟。
6.根据权利要求3或4或5所述的pbat共聚树脂组合物,其特征在于第五步中,反应压力为10pa至200pa,反应温度为230℃至260℃,反应结束时,指定熔融指数为3g/10min至10g/10min。
7.一种根据权利要求1至6任意一项所述的pbat共聚树脂组合物的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的pbat共聚树脂组合物的制备方法,其特征在于第二步中,反应升温至150℃至200℃,停留10分钟至30分钟,继续升温至220℃至240℃。
9.根据权利要求7或8所述的pbat共聚树脂组合物的制备方法,其特征在于第四步中,反应温度为220℃至260℃,停留时间为5分钟至15分钟。
10.根据权利要求7或8或9所述的pbat共聚树脂组合物的制备方法,其特征在于第五步中,反应压力为10pa至200pa,反应温度为230℃至260℃,反应结束时,指定熔融指数为3g/10min至10g/10min。