[发明专利]一种超临界二氧化碳诱导PBAT结晶/固相缩聚联用制备高分子量PBAT的方法

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳诱导PBAT结晶‑固相缩聚联用制备高分子量PBAT材料的方法。本发明中采用超临界二氧化碳诱导PBAT结晶‑固相缩聚联用新工艺，制备高分子量PBAT材料。本发明的有益特点为，聚合物分子量高，并且产品PBAT的分子量可在1.75×10⁵～2.30×10⁵范围内根据实际需求受控合成；产品分子量分布指数窄(PDI 1.55～1.80)；PBAT材料机械力学性能佳、残留单体含量更低无异味、色泽佳(白色)、抗水解性能优异。

技术领域

本发明属于高分子行业全生物可降解材料技术领域，特别涉及一种超临界二氧化碳诱导PBAT结晶/固相缩聚联用制备高分子量PBAT的方法。

背景技术

随着人们环境意识的增强，可生物降解的聚酯受到了越来越多的重视。可生物降解的聚酯通常需要较高的分子质量才具有合适的机械力学性能，从而满足不同的功能要求与应用范围。聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)，属于全生物可降解聚酯。采用传统熔融缩聚工艺制备的PBAT材料分子量低，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等机械力学性能低，从而限制了PBAT使用。因此寻找合适有效的方法提高PBAT的分子量，获得具有优异的机械力学性能，对PBAT推广使用具有重要意义。

为了解决上述分子量低，机械力学性能下降等问题，扩链剂(又称链增长剂)是目前改性塑料行业常用的一类助剂。其作用机理主要是：通过热稳定性好的多官能团化合物与聚酯的端羟基或端羧基发生反应，致使分子链扩散延长，从而提髙聚合物的相对分子量。

在扩链剂方面，中国发明专利CN 109401227 A采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备方法。将扩链剂KL-E溶到乙酸乙酯溶液，通过喷雾的方法，可以使扩链剂KL-E均布在混合颗粒中，在一定温度和双螺杆剪切力的作用下，将短链分子和端羧基分子变成长链大分子、增强机械力学性能。中国发明专利CN 109553934 A采用扩链剂制备的PBS/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备方法。将扩链剂KL-E溶到乙酸乙酯溶液，通过喷雾的方法，乙酸乙酯挥发，扩链剂则均匀吸附在颗粒表面，在一定温度和双螺杆剪切力的作用下，将短链分子和端羧基分子变成长链大分子、增强机械力学性能。

但上述添加扩链剂提高分子量的方法带来的问题是：扩链反应速度快，对温度压力控制要求高，容易爆聚，外来添加的物质会影响产品的生物可降解性和降解速度，限制了PBAT在食品和医药方面的运用，得到的产品难以实现完全环境友好。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能至少部分地解决上述技术问题的超临界二氧化碳诱导PBAT结晶/固相缩聚联用制备高分子量PBAT的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为，提供一种超临界二氧化碳诱导PBAT结晶/固相缩聚联用制备高分子量PBAT的方法，包括以下步骤：

步骤一：将PBAT原料加入反应釜，以二氧化碳气体进行气体置换；

步骤二：临界二氧化碳诱导PBAT结晶；向反应釜中通入足量二氧化碳气体，并搅拌，升温至70℃-80℃，升压至13-15MPa，诱导结晶时间60-120min；

步骤三：卸压出料；卸压具体为，保持泄压温度70～100℃；卸压速率1～1.2MPa/min，卸压至微正压为1.05～1.1ATM；

步骤四：对步骤三得到的产品重结晶；

步骤五：固相缩聚。