一种可降解发泡共聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及聚酯领域，本发明专利技术公开了一种可降解发泡共聚酯及其制备方法，该可降解发泡共聚酯包括：对苯二甲酸100份，乙二醇30

【技术实现步骤摘要】
一种可降解发泡共聚酯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚酯领域，尤其涉及一种可降解发泡共聚酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]泡沫塑料是将合成树脂加入发泡剂及其他辅料，经发泡而成的、内部含有大量微孔结构的塑料制品，因其质轻、隔热保温、隔音降噪以及其他性能而被广泛应用于军工制造、轨道交通、船舶运输、建筑保温、汽车内饰件等领域。2020年我国泡沫塑料行业产量为256.6万吨，其主要以聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚烯烃弹性体为主，这些材料多为不可降解材料，回收困难，容易造成“白色污染”问题。目前我国也出台了限塑令等相关政策去限制“白色污染”。时下，可降解泡沫材料成为一大关注热点，一些可生物降解的塑料例如聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等陆续被用于发泡材料，例如专利CN201310606455.3公布了一种聚乳酸泡沫的制备方法，该方法使用聚乳酸作为基底材料，水作为发泡剂，添加了载体材料、增塑剂、成核剂和扩链剂等一系列助剂，最后得到了不同发泡倍率的聚乳酸泡沫，这些泡沫具有生物降解性，但是受限于聚乳酸材料本身韧性较差，耐热性以及耐候性也不足，限制了材料的广泛使用。
[0003]作为使用量最大的塑料之一，聚酯在发泡领域上也越来越得到关注。常规PET结晶度高，力学性能优异，具有较高的熔点(245
‑
260℃)，熔体强度低，工艺要求严苛，发泡能耗成本高，往往需要通过添加其它二醇或者二酸共聚单体破坏其结晶，降低加工温度。例如专利CN105778066A提出了一种制备低熔点聚酯的方法，该专利使用二醇和二酸分别作为三单体、四单体与聚酯PET成品进行二度共聚改性，得到的产品熔点90～250℃，玻璃化温度35～43℃。通常改性聚酯材料经发泡后因其优异的韧性，抗冲强度而被广泛用于填充芯材、软硬包装运输领域，使用完通常采用回收的方式进行处理。但实际中仍有不少聚酯泡沫流入自然界，由于良好的耐腐蚀性，这些流入自然界的聚酯泡沫将长期存在于河流、土壤，对生态环境会造成严重影响。因此，对聚酯进一步改性使其具备可降解性具有重要的生态意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可降解发泡共聚酯及其制备方法。本专利技术通过在聚酯单体中添加除乙二醇以外的二醇共聚单体，以及可降解醇酸组分，使得共聚所得的共聚酯具备低温可发泡性以及可降解性，并且抗冲性能优异，适用于作为包装、缓冲、保温材料等。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术公开了一种可降解发泡共聚酯，包括以下重量份的原料：对苯二甲酸100份，乙二醇30
‑
60份，除乙二醇外的二醇共聚单体10
‑
40份，可降解醇酸组分0.1
‑
10份，
催化剂0.01
‑
1份，稳定剂0.01
‑
1份。
[0006]一方面，本专利技术通过加入除乙二醇外的二醇共聚单体来破坏结晶，形成没有熔点的无规共聚酯，降低加工温度；另一方面，本专利技术加入醇酸可降解组分赋予共聚酯材料可降解性。最终所得共聚酯的低温发泡效果好且可降解。需要注意的是，二醇共聚单体和可降解醇酸组分的添加量须控制在适当范围内。其中，可降解醇酸组分会进入到共聚酯链段中，其含量对聚酯的抗冲性能影响较大，同时在自然条件下泡沫会缓慢发生降解。因此可降解醇酸组分的添加量须在上述范围内，过少则降解效果不明显，过多则材料抗冲性能不佳。二醇共聚单体添加过少会导致聚酯熔点较高，存在结晶影响发泡，过多则粘结严重并且提高成本。
[0007]通过上述两方面的改进，相比于常规聚酯泡沫材料，本专利技术的可降解发泡共聚酯在自然条件下可缓慢降解，对生态系统的影响最小化。与常规聚乳酸发泡材料相比，该可降解发泡共聚酯的发泡倍率高，韧性好，拉伸强度足够，耐热耐寒性能优异，可用于包装运输行业，加工成本较低，有利于工业化生产。
[0008]作为优选，所述二醇共聚单体选自丙二醇、丁二醇、1，4
‑
环己烷二甲醇和2丁基
‑
2乙基
‑
1，3丙二醇中的一种或多种；进一步优选为2丁基
‑
2乙基
‑
1，3丙二醇和1，4
‑
环己烷二甲醇中的一种或多种。
[0009]进一步优选为2丁基
‑
2乙基
‑
1，3丙二醇，1，4
‑
环己烷二甲醇的原因在于其结构和乙二醇差异较大，添加少量即可破坏原有的结晶，同时其在聚合过程中表现出较高的聚合活性，产物粘度大，表现出较好的熔体强度，有利于发泡过程中泡孔生长。
[0010]作为优选，所述可降解醇酸组分选自分子量为2000
‑
8000的乳酸低聚物和乳酸单体中的一种或多种。进一步优选为分子量为2000
‑
8000的乳酸低聚物。
[0011]本专利技术人在研究过程中发现，添加乳酸低聚物的聚酯降解性要优于添加的乳酸单体，这是由于乳酸低聚物分子能够以小型嵌段的方式进入到聚酯链段中去，比无规排列的单个乳酸单元更容易在自然环境中降解。所选乳酸低聚物分子量在2000至8000，过低则降解效果不明显，过高则乳酸分子链提前降解，共聚后产生的降解效果和分子量较低的一致，并且会影响聚合效果。
[0012]作为优选，所述催化剂自二维复合钛系非均相聚酯催化剂、乙二醇锑、三氧化二锑、醋酸锑、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯及醋酸锌中的一种或多种。进一步优选为二维复合钛系非均相聚酯催化剂、乙二醇锑或钛酸四丁酯。
[0013]作为优选，所述稳定剂为亚磷酸三苯酯。
[0014]亚磷酸三苯酯在合成过程中可以有效防止因高温导致的降解。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种可降解发泡共聚酯的制备方法，包括以下步骤：(1)将对苯二甲酸、乙二醇、二醇共聚单体和催化剂添加至聚合反应器中进行酯化反应；酯化反应后加入稳定剂和可降解醇酸组分搅拌均匀。
[0016]除了稳定剂和可降解醇酸组分以外的所有原料均在开始聚合前一次性加入至聚合反应器内，稳定剂和可降解醇酸组分则在酯化过程中结束后加入，过早加入可能会因长时间处于高温下水解，对酯化也会产生一定的影响。
[0017](2)升温并抽真空，先后进行预缩聚、终缩聚反应，制得无规改性聚酯切片。
[0018](3)将无规改性聚酯切片置于发泡装置内，充入发泡剂介质进行超临界流体发泡，制得可降解发泡共聚酯。得到的可降解发泡共聚酯珠粒密度范围15
‑
150kg/m3，泡孔直径80
‑
300μm。
[0019]作为优选，步骤(1)中，所述聚合反应器的预热温度为50
‑
160℃，酯化反应温度为190
‑
250℃、压力为0.1
‑
0.35MPa。
[0020]作为优选，步骤(2)中，预缩聚反应的条件为抽真空60
‑
120min至绝对压力1000Pa以下，预缩聚温度为2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解发泡共聚酯，其特征在于：包括以下重量份的原料：对苯二甲酸100份，乙二醇30
‑
60份，除乙二醇外的二醇共聚单体10
‑
40份，可降解醇酸组分0.1
‑
10份，催化剂0.01
‑
1份，稳定剂0.01
‑
1份。2.如权利要求1所述可降解发泡共聚酯，其特征在于：所述二醇共聚单体选自丙二醇、丁二醇、1，4
‑
环己烷二甲醇和2丁基
‑
2乙基
‑
1，3丙二醇中的一种或多种；所述可降解醇酸组分选自分子量为2000
‑
8000的乳酸低聚物和乳酸单体中的一种或多种。3.如权利要求2所述可降解发泡共聚酯，其特征在于：所述二醇共聚单体为2丁基
‑
2乙基
‑
1，3丙二醇和1，4
‑
环己烷二甲醇中的一种或多种；所述可降解醇酸组分为分子量为2000
‑
8000的乳酸低聚物。4.如权利要求1所述可降解发泡共聚酯，其特征在于：所述催化剂自二维复合钛系非均相聚酯催化剂、乙二醇锑、三氧化二锑、醋酸锑、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯及醋酸锌中的一种或多种。5.如权利要求1所述可降解发泡共聚酯，其特征在于：所述稳定剂为亚磷酸三苯酯。6.一种如权利要求1
‑
5之一所述可降解发泡共聚酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱楷，冉启迪，王松林，李金隆，
申请(专利权)人：浙江恒澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：