[发明专利]一种废弃PBT再生为可降解PBAT聚合物及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种废弃PBT再生为可降解PBAT聚合物及其制备和应用，先以废弃PBT材料作为原料进行醇解并过滤得到再生的BHBT，再将所述再生的BHBT与BHAT进行酯交换缩聚反应得到可降解PBAT聚合物；所述醇解中加入植酸、植酸钠或者植酸钾作为络合剂；制得的可降解PBAT聚合物的重均分子量为10000～80000，熔点为40～125℃，在温度为190℃且负荷为2.16kg的条件下测得的熔融指数为8～50g/10min，端羧基含量为15～80mmol/t，色度的b值为5～20，特性粘度为0.5～1.6dL/g，90天的生物降解率为50～90％。本发明通过化学醇解再聚合制备得到可完全生物降解的PBAT材料，可用于包装、餐具、农用薄膜、生物医用高分子材料等众多领域。

技术领域

本发明属于废弃材料循环再利用技术领域，涉及一种废弃PBT再生为可降解PBAT聚合物及其制备和应用。

背景技术

PBAT拥有良好的生物降解性能，使用后能被自然界中微生物完全降解，将成为未来主流的可降解塑料产品。与传统不可降解塑料PE相比，PBAT单位成本高出26％，十分不利于其在国内市场的大面积应用推广。究其原因，是因为原材料(对苯二甲酸PTA、己二酸AA和1,4-丁二醇BDO)的价格高导致PBAT生产成本高于其他被市场广泛接受的可降解材料。

专利申请CN202011580761.0公开了一种回收聚酯再生为可降解材料PBAT的生产装置，将干燥后的回收PET经过醇解反应系统醇解后得到粗BHET，再经过脱醇系统得到BHET单体，在第一酯化反应系统内与BDO反应得到BHBT单体，与AA酯化物在第二酯化反应系统反应得到共聚酯化物，再经过预缩聚反应系统、终缩聚反应系统缩聚提高重均分子量得到PBAT产品。其发明工艺合理，自动化程度高，生产效率高、产品质量稳定。但是在该方法无法对醇解过程中聚酯进行精馏与除杂，只能对成分单一且含杂材料较少的回收聚酯进行再生，而一般的聚酯化学醇解回收再利用过程中，通过引入金属离子锌、镁、钴、锡等醇解催化剂，加速聚酯的醇解反应，但由于引入的醇解催化剂本身难以除去，残留的金属离子导致在制备新聚酯的过程中影响产品的品质，如聚合困难、产品颜色发黄甚至降解严重的问题；为了降低现有的金属离子以及颜料对品质的影响，通过在聚酯醇解过程中完全降解生成小分子单体如对苯二甲酸二甲酯，经过小分子单体的闪蒸精馏后再进行聚合，尽管提高了产物的纯度，但不可避免的带来成本高，难以大规模推广应用的问题；而现有技术中并未有聚酯醇解后再制备高品质的可降解聚合物PBAT的工艺技术。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种废弃PBT再生为可降解PBAT聚合物的制备方法。该方法是首先对废弃PBT进行预处理，然后将其作为原料在丁二醇为溶剂条件下醇解得到聚合酯化物单体BHBT，接着通过己二酸和丁二醇进行酯化得到BHAT，最后由BHBT和BHAT进行酯交换缩聚反应制备得到具有生物可降解的PBAT聚合物；这种采用废弃PBT醇解制备原料，再生产PBAT的方案，不仅解决了PBT的回收再利用问题，还将不可降解的PBT转化为环境友好型可生物降解的PBAT材料，实现了废弃PBT材料的高值化利用。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种废弃PBT再生为可降解PBAT聚合物的制备方法，先以废弃PBT材料作为原料进行醇解并过滤得到再生的BHBT，再将所述再生的BHBT(对苯二甲酸双丁基酯)与BHAT(己二酸双丁基酯)进行酯交换和缩聚反应得到可降解PBAT聚合物；

所述醇解中加入植酸、植酸钠或者植酸钾作为络合剂。所选络合剂在pH很宽的范围内对金属离子都有很强的整合能力，同时植酸及其盐类本身具有一定的抗老化性，能够在高温条件下保证络合反应的进行，达到去除金属离子的目的，络合剂中引入的一价态的金属离子钠离子或钾离子，能够促进分子内缔结，少量加入对后续聚合反应有一定的促进作用；而常规的金属离子络合剂如EDTA类本身耐热稳定性差，同时分子结构中的-NH₂会导致醇解产品分解(EDTA中的氨基本身为碱性结构，会导致聚酯的碱解，另外氨基结构本身会与羧酸结构反应，从而形成酰胺化合物，最终影响聚酯的聚合)。