一种聚酯增容剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子合成，涉及一种聚酯增容剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、塑料在生活中无处不在，极大方便了人们的生活，然而近年来资源紧缺的同时，人们对塑料的过度依赖造成了更多的环境污染问题。大多数的高分子材料均是不可降解或难以降解的，近年来可生物降解塑料相关技术飞速发展，已有大量可生物降解塑料投入量产。常见的可生物降解塑料主要为可生物降解聚酯，如聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(pbat)、聚对丁二酸-丁二醇酯(pbs)、聚乳酸(pla)、聚已内酯(pcl)、聚乙醇酸(pga)等。这些材料有的具有较好的延展性和断裂伸长率和吹膜性能，有的强度高、耐热性好、有的阻隔性能好，有的低温韧性好，有的具有耐菌性、有的生物相容性好，但同时它们各自也有缺点，有的热变形温度低，有的低温脆性、有的加工性能差、有的透明的差、有的降解速度慢。因此，大多数情况下，需要根据材料的最终用途选择两种或多种材料进行共混，来制备出性能合格的材料。

2、然而这些不同种类的聚酯，之间的相容性很差，导致制备的复合材料力学性能不佳，因此，需要提高两者的相容性，现有的增容剂主要有物理增容和反应性增容两种。物理增容的原理是制备两亲性嵌段共聚物，如专利文献cn102060986a、cn104725620a。反应性增容是合成含有能与活性氢反应的多官能团的化合物，与各类聚酯端羟基进行反应，从而偶联并提高聚酯相容性，如专利文献cn102504506a、cn102516729a、cn102604348a、cn103113729a、cn103571158a、cn111378259a、cn109721977b等使用了多元酸酐、多元异氰酸酯、双噁唑啉、环氧化合物或其混合物，basf、陕西化工研究所开发了甲基丙烯酸缩水甘油酯-苯乙烯-丙烯酸酯的低分子量共聚物，也是环氧化的一种相容剂。

3、但是这些增容剂在使用过程中的增容效果不够理想，更多的是起到一种扩链剂的作用，同时使得树脂分子支化增加，而相容性改善不够，使用之后聚酯熔融指数增加很多，给材料加工性能带来不利影响，特别是注塑和薄壁注塑。

技术实现思路

1、常用的反应性聚酯增容剂，通过活性官能团与聚酯分子的端羟基进行反应，从而使得不同聚酯之间的相容性得到提高，但是现有相容剂大多是小分子的助剂，或者其化学结构具有与聚酯相近溶度参数，使得增容剂在聚酯中溶解度较好，因此这些增容剂在共混加工时，大部分溶解在不同的聚酯分散相中，起到一种扩链剂的作用，只有少部分在不同聚酯分子之间进行偶联反应，起到增容作用。

2、为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新的聚酯增容剂，所述聚酯增容剂为环氧官能化改性的微晶蜡，其数均分子量为600-1500，环氧当量为550-1000g/mol。

3、与现有增容剂相比，本发明发明方法所制备的聚酯增容剂，增容反应效率更高。不影响树脂加工性能。

4、本发明提供了一种聚酯增容剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

5、1)将微晶蜡加入到反应釜中，加热融化，加入催化剂，在160-220℃下，通入含氧气体进行反应4-9h，得反应产物；

6、2)将第一步的反应产物降温至100℃，然后加入缩水甘油，钛酸四丁酯和甲苯，在80-100℃反应1-5h；

7、3)然后在90-110℃，0.01-10kpa绝压下减压蒸馏，得到所述聚酯增容剂。

8、本发明步骤1)中，优选使用熔点为75-90℃的微晶蜡为原料。

9、本发明步骤1)中，使用硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或两种为催化剂进行氧气氧化，所述催化剂的用量为微晶蜡用量的0.1-1％wt；优选地，为0.2-0.5％wt。

10、本发明步骤1)中，所得反应产物的酸值优选为80-110mg koh/g。

11、本发明步骤1)中，所述含氧气体中氧气体积浓度为30-50％，气体通气量为30-100ml/min.g石蜡。

12、本发明步骤2)中，所述缩水甘油与第一步反应产物的质量比为1：4-1：2。

13、本发明步骤2)中，所述甲苯用量为第一步反应产物质量的10-40％。

14、本发明步骤2)中，所述钛酸四丁酯用量为第一步反应产物质量的0.1-2％；优选地，为0.5-0.1％wt。

15、本发明还提供了由上述方法制备获得的聚酯增容剂。

16、其中，所述聚酯增容剂为环氧官能化改性的微晶蜡，其数均分子量为600-1500，环氧当量为550-1000g/mol。

17、本发明还提供了所述聚酯增容剂在聚酯共混加工中的应用。

18、本发明还提供了一种可生物降解聚酯组合物，其配方包含：1)聚合物部分：包含聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(pbat)、聚对丁二酸-丁二醇酯(pbs)、聚乳酸(pla)、聚已内酯(pcl)、聚乙醇酸(pga)、聚碳酸亚丙酯(ppc)、淀粉中的两种或多种；

19、2)以聚合物质量计，0.05-0.5％wt的所述聚酯增容剂；

20、3)以聚合物质量计，0-30％wt的无机填料，所述无机填料为碳酸钙或滑石粉。

21、本发明还提供了所述可生物降解聚酯组合物在一次性生物可降解包装膜、生物可降解农膜、一次性食品餐具中的应用。

22、本发明的有益效果包括：本发明采用微晶蜡为原料，制备出一种含支链的饱和碳氢树脂为主体结构的、较低分子量的，较高环氧当量的环氧化改性树脂做聚酯增容剂，由于树脂极性较小，与大多数的聚酯相容性有适当的削弱，将其作为增容剂加入共混机械中加工过程时，在共混初期不会融入聚酯相中，而是单独成为一个分散相，有利于与不同聚酯相之间发生充分反应，从而更高效的取得偶联、增容的作用。在发挥增容效果的同时，不明显增加熔体粘度，特别有利于薄壁注塑等加工方式。因其用量少，扩链反应程度低，其共混物降解速度也较快。

技术特征：

1.一种聚酯增容剂，其特征在于，所述聚酯增容剂为环氧官能化改性的微晶蜡，其数均分子量为600-1500，环氧当量为550-1000g/mol。

2.一种聚酯增容剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述含氧气体中氧气体积浓度为30-50％，气体通气量为30-100ml/min.g石蜡。

6.如权利要求2-5之任一项所述方法制备获得的聚酯增容剂。

7.如权利要求1或6所述的聚酯增容剂在聚酯共混加工中的应用。

8.一种可生物降解聚酯组合物，其特征在于，所述组合物包括聚合物、无机填料、如权利要求1或6所述的聚酯增容剂。

9.如权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述聚合物包括聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯pbat、聚对丁二酸-丁二醇酯pbs、聚乳酸pla、聚已内酯pcl、聚乙醇酸pga、聚碳酸亚丙酯ppc、淀粉中的两种或多种；所述聚酯增容剂的质量为聚合物质量的0.05-0.5％wt；所述无机填料为碳酸钙或滑石粉，所述无机填料的质量为聚合物质量的0-30％wt。

10.如权利要求8或9所述的可生物降解聚酯组合物在一次性生物可降解包装膜、生物可降解农膜、一次性食品餐具中的应用。

技术总结
本发明公开了一种聚酯增容剂的制备方法，所述聚酯增容剂为环氧官能化改性的微晶蜡，由熔点75‑90℃的微晶蜡经氧气氧化、环氧官能化制备。本发明所制备的聚酯增容剂的数均分子量为600‑1500，环氧当量为550‑1000；本发明还公开了所述聚酯增容剂在聚酯共混加工中的应用及包含所述聚酯增容剂的可生物降解聚酯组合物。本发明公开的聚酯增容剂，用量更小，增容反应效率更高，对树脂加工性能影响小。

技术研发人员：侯远杨,沈子铭,赵燕超,董栋,张宁
受保护的技术使用者：彤程化学（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13