[发明专利]一种生物降解聚酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物降解聚酯及其制备方法，涉及生物降解材料技术领域。本发明以甲基磺酸代替易水解的钛酸酯作为生成大量水的酯化反应阶段的催化剂，然后在不产生水的预缩聚和共缩聚反应时分批加入钛酸酯催化剂，避免了催化剂水解，使得催化剂用量降低，从而有效抑制了PBAT热降解反应，降低了产物的酸值，制备的PBAT酸值15mol/t。通过酯化后先进行预缩聚，再进行共缩聚可得到具有较长BHBT和BHBA链段结构的嵌段共聚物，其分子链结构的规整度相比用传统的无规共聚方法制备得到的PBAT更高，在这种分子结构中具有较长硬段结构的BHBT链段使得PBAT树脂的力学性能更好。

技术领域

本发明涉及生物降解材料技术领域，具体而言，涉及一种生物降解聚酯及其制备方法。

背景技术

随着白色污染的日益严重，生物可降解聚酯成为了塑料污染问题最有效的解决方案之一，生物降解聚酯可在堆肥条件下或者自然条件下降解为对环境无害的二氧化碳和水。在生物降解聚酯中，聚对苯二甲酸丁二醇酯-共-聚己二酸丁二醇酯（PBAT）是己二酸丁二醇酯（PBA）和对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的共聚物，该共聚物的结构中同时具有刚性与柔性链段，既有很高的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和抗冲击性，且吹膜性好、生物降解性好，是当前的研究热点之一。

PBAT分子链结构中存在对水敏感的酯基，因此在储存和使用过程中易水解。而由于分子链中的端羧基易与水结合，使得端羧基（酸值）的含量越高，PBAT的水解速率越快，导致制品的货架期和使用寿命大幅度缩短，这限制了PBAT在包装、餐饮等领域的应用。通常的，端羧基含量的高低是评价PBAT质量好坏的重要指标之一。

PBAT已广泛应用于地膜、垃圾袋、购物袋等膜制品，然而，普通PBAT的强度偏低，导致其膜制品在使用过程中易发生破裂，并且其膜制品的厚度是传统PE薄膜的两倍，存在生产成本高的缺陷；普通PBAT吹膜性较差，在吹膜时容易出现黏连、破孔，影响成品率。

现阶段，为了降低PBAT中端羧基含量、提高PBAT的强度产生了如下专利：

专利CN103467713B在酯化反应后期加入复合钛系催化剂、端羧基清除剂和螯合剂，通过缩水甘油醚、环氧大豆油、缩水甘油酯等端羧基清除剂与羧基反应，来降低PBAT聚酯产品的端羧基水平。

专利CN101367919B 通过制备高效钛硅催化剂，减少催化剂用量，制备低酸值的PBAT产品。

专利CN201510209313.2通过钛酸异丙酯、乙二醇和羟基羧酸合成液态耐水解催化剂，降低催化剂用量，合成了酸值低的PBAT聚酯。

专利申请CN201710009630 .9使用聚碳化二亚胺作为抗水解剂来解决地膜耐水解性问题。

专利CN111269406中，在脂肪族-芳香族共聚酯聚合过程中，加入官能度≥3的多元醇和多元羧酸来增大聚酯的支化度，进而提高产品耐撕裂性能。

专利CN109134832A同样通过加入扩链剂多元醇制备高分子量的PBAT产品。

综上，现有技术降低PBAT产品酸值的方法主要为添加价格高昂的端羧基清除剂和碳化二亚胺类抗水解剂，如此既增加了生产成本，同时也存在小分子析出，产品应用受限的问题。另外，通过制备高效耐水解的催化剂从而降低催化剂用量的方法，这种方法存在催化剂制备工艺复杂，成本高，且制备的催化剂成分复杂，容易导致产品品质稳定性变差。多数专利通过加入多官能度多元羧酸、多元醇或扩链剂来增加支化度，进而提高产品的力学性能和熔体强度，但是使用多官能团化合物存在过度交联、小分子残留等风险。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物降解聚酯及其制备方法以解决上述技术问题。