复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯的配方及其制备方法组成比例

技术编号:15192124 阅读:200 留言:0更新日期:2017-04-20 11:17
本发明专利技术涉及用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,包括以下质量百分比计的组分:丁二酸48.5%~75%;丁二醇22%~48.5%;催化剂0.05%~0.15%;纳米碳酸钙1%~5%和蒙脱土1%~5%;其制备方法包括以下步骤:将配比好的丁二酸和丁二醇置于反应釜中升温至160℃;投入催化剂、纳米碳酸钙和蒙脱土;密闭反应釜减压至2KPa~5KPa以内,温度从160℃升至200℃的过程中持续搅拌;至200℃停止搅拌;继续升温至260℃后再降温至200℃后开始持续搅拌并降温至160℃;依次进行1~3个温度循环后投入造粒机造粒高效率地获得拉伸和冲击强度高,耐热性好的复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子组合物的配方和制备方法,尤其涉及制备可完全生物降解的复合纳米粒子改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方及其制备方法。
技术介绍
普通塑料广泛应用带来的环境问题日益严重,终结白色污染、土壤结块等问题的最终出路是大力推行可完全生物降解塑料。生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。现有技术中的可完全生物降解的丁二酸丁二醇酯(PBS,PolyButylene-Succinate)的制备方法通常是采取先酯化后缩聚的办法,反应时间长,生产效率低。蒙脱土改性PBS复合材料,由于蒙脱土是层状,虽然对材料的弯曲强度提升非常明显,且能提大大提升耐热性,但是蒙脱土改性PBS复合材料对拉伸强度和冲击强度提升不多;纳米碳酸钙改性PBS复合材料,由于纳米碳酸钙是微球装对拉伸强度,冲击强度提升非常明显,但对热性能提升不多。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术中丁二酸丁二醇酯制备时间长,单独使用蒙脱土改性PBS复合材料的拉伸和冲击强度性能差,单独使用纳米碳酸钙改性PBS复合材料的热性能差的不足之处而提出一种复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯的配方及其制备方法。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是:一种同现有技术相比较,本专利技术的有益效果是:1.本专利技术涉及的配方获得的新复合材料即具备蒙脱土改性PBS复合材料的优良的耐热性有具有纳米碳酸钙改性PBS复合材料的拉伸和冲击强度高的优点;2.本专利技术涉及的制备方法,酯化和缩聚反应循环进行,即边酯化边缩聚,边缩聚边酯化,大大缩短的反应时间调高了生产效率。附图说明图1是本专利技术所述制备方法中双螺杆造粒机工艺各区具体位置示意图,图中一至九为各发热区编号,第九区为模头。具体实施方式以下对本
技术实现思路
做进一步详述。本专利技术所涉及的一种用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,拥有按以下质量百分比计的组分:丁二酸48.5%~75%;丁二醇22%~48.5%;催化剂0.05%~0.15%;纳米碳酸钙1%~5%和蒙脱土1%~5%。所述催化剂为甲苯磺酸、氧化锡、三氧化二锑、醋酸锌、醋酸镉和钛酸正丁酯中的任意一种或两种以上的混合物。本专利技术实施例中所用丁二醇为1,4—丁二醇,纯度为99.6%的工业品;丁二酸为纯度为99.6%的工业品;所用催化剂为上海金锦乐实业有限公司生产的纯度为98%的钛酸正丁酯。本专利技术实施例中所用纳米碳酸钙是市售目数为16000以上的工业品;所述蒙脱土是目数为1500以上的工业品。本专利技术所述的一种复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的制备方法,依次包括以下各步骤:①将配比好的丁二酸和丁二醇置于反应釜中,边搅拌的同时以每分钟10℃~30℃的升温速度使反应釜快速升温至160℃;②待步骤①中反应釜内物料温升至160℃后,边搅拌的同时边投入质量百分比为0.05%~0.15%的催化剂,以及质量百分比为1%~5%的纳米碳酸钙和质量百分比为1%~5%的蒙脱土;③密闭反应釜,将其内的压力5~10分钟内减压至2KPa~5KPa以内;降压过程中持续搅拌;以便促进缩聚反应并能除去酯化时产生的小分子水;④将反应釜内的温度从160℃以每分钟2℃~4℃的温升速度升至200℃,温升过程中持续搅拌;温度升至200℃停止搅拌;从200℃以每分钟2℃~4℃的温升速度升至260℃;反应釜内的温度速度升至260℃后,马上以同于升温的速度使反应釜内的温度降至200℃,即以每分钟2℃~4℃的降温速度使反应釜内的温度降至200℃;温度降至200℃以下后开始搅拌,并以每分钟2℃~4℃的降温速度使反应釜内的温度降至160℃;从160℃到200℃的升温过程中和从200℃到160℃的降温过程中持续搅拌;以便促进缩聚反应并能除去酯化时产生的小分子水;单次从160℃到260℃的温升时间和从260℃到160℃的降温时间为50分钟~200分钟;从160℃到260℃的一次升温和从260℃到160℃的一次降温为一个温度循环,依次进行1~3个温度循环;⑤将步骤④制得的原料投入双螺杆造粒机造粒,其加工温度第一区温度设定为60℃~180℃;第二区温度设定为80℃~255℃;第三区温度设定为100℃~230℃;第四区温度设定为120℃~250℃;;第五区温度设定为120℃~260℃;第六区温度设定为:160℃~280℃;第七区温度设定为:180℃~280℃;第八区温度设定为180℃~280℃;第九区模头温度设定为200℃~270℃;双螺杆造粒机的主机转速:150转/分钟~600转/分钟;喂料转速:30转/分钟~100转/分钟。所述步骤①至④中,搅拌装置以30转/分钟的速率进行搅拌。所述步骤⑤中双螺杆造粒机造粒,其加工温度第一区:165℃;第二区:170℃;第三区:175℃;第四区:175℃;第五区:178℃第六区:175℃;第七区:173℃;第八区:175℃;第九区:175℃;机头:180℃;主机转速:300转/分钟;喂料转速:50转/分钟。本专利技术还公开了部分对比例和实施例,表1给出了不同实施例的配方,表2给出了表1中不同实施例配方制得的复合材料的性能测试结果。上述对比例和实施例配方和制备方法制得的复合材料进行相关测试的具体的实验条件及测试方法如下:将所得复合材料在80T注塑机上制样。冷却放置24小时后测试。测试标准为美国标准,测试温度为25℃。重均分子量测试用克PC法;拉伸强度标准ASTMD638,样条尺寸为57mm*127mm*3.2mm(有效尺寸),拉伸速度为5mm/min;弯曲强度标准:ASTMD790,样条尺寸为127mm*13mm*3.2mm,弯曲速度为2mm/min;悬臂梁冲击标准:ASTMD256,样条尺寸为64mm*12.7mm*3.2mm,缺ロ剩余宽度为10.12mm。热变形温度测试方法:ASTMD-648。表1表2在对比例1.1中的配方为400克丁二酸、390克1,4-丁二醇和0.4克钛酸正丁酯;制备过程如下:将400克丁二酸和390克1,4-丁二醇投入反应釜中,边搅拌边快速升温至160℃,以每分钟20℃以上的温度升温到达160℃后,将0.4克钛酸正丁酯投入反应釜中,继续搅拌;将密闭反应釜内的压力减压至2KPa以内,将反应釜内温度按每分钟2℃的温升速度,从160℃升至200℃,保持搅拌,以便除去酯化时产生的小分子水和促进缩聚反应;按每分钟2℃的温升速度从200℃升至260℃后,再以每分钟2℃速度降温至200℃;在200℃升至260℃并从260℃降至200℃的温度循环过程中,停止搅拌。在160℃升至260℃并从260℃降至160℃的温度循环时间为100分钟,反应经过1个温度循环时间后,熔融造粒得重均分子量高至135000万的高分子量PBS,未反应单体量为0.86%,合成用时110min以内。在对比例1.2中,将400克丁二酸和390克1,4-丁二醇投入反应釜中,边搅拌边快速升温至160℃,以每分钟20℃以上的温度升温到达160℃后,恒温酯化25min,再升温至220℃将0.4克钛酸正丁酯投入反应本文档来自技高网
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复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯的配方及其制备方法

【技术保护点】
一种用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,拥有按以下质量百分比计的组分:丁二酸48.5%~75%;丁二醇22%~48.5%;催化剂0.05%~0.15%;纳米碳酸钙1%~5%和蒙脱土1%~5%。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,拥有按以下质量百分比计的组分:丁二酸48.5%~75%;丁二醇22%~48.5%;催化剂0.05%~0.15%;纳米碳酸钙1%~5%和蒙脱土1%~5%。2.如权利要求1所述的用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,其特征在于,所述蒙脱土,目数至少为1500目。3.如权利要求1所述的用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,其特征在于,所述纳米碳酸钙,目数至少为16000目。4.如权利要求1所述的用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,其特征在于,所述催化剂为甲苯磺酸、氧化锡、三氧化二锑、醋酸锌、醋酸镉和钛酸正丁酯中的任意一种或两种以上的混合物。5.如权利要求1所述的用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,其特征在于,所用催化剂为市售纯度为98%的钛酸正丁酯。6.如权利要求1所述的仍用于电器的再生塑料,其特征在于,所述丁二醇为市售纯度为99.5%以上的丁二醇。7.如权利要求1所述的仍用于电器的再生塑料,其特征在于,所述丁二酸为市售纯度为99.5%以上的丁二酸。8.一种复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的制备方法,基于权利要求1至7所述的用于制备复合纳米粒子改性丁二酸丁二醇酯(PBS)的配方,依次包括以下各步骤:①将配比好的丁二酸和丁二醇置于反应釜中,边搅拌的同时以每分钟10℃~30℃的升温速度使反应釜快速升温至160℃;②待步骤①中反应釜内物料温升至160℃后,边搅拌的同时边投入质量百分比为0.05%~0.15%的催化剂,以及质量百分比为1%~5%的纳米碳酸钙和质量百分比为1%~5%的蒙脱土;③密闭反应釜,将其内的压力5~10分钟内减压至2KPa~5KPa以内;降压过程中持续搅拌;以便促进缩聚反应并能除去酯化时产生的小分子水;④将反应釜内的温度从160℃以每分钟2℃~4℃的温升...

【专利技术属性】
技术研发人员:赖伴来庞亚鹏
申请(专利权)人:深圳市联创科技集团有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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