[00870151]聚丁二酸丁二醇酯(PBS)合成新技术

项目背景聚丁二酸丁二醇酯(PBS)于20世纪90年代进入材料研究领域，并迅速成为可广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究热点材料之一。与PHA、PHB、PCL等降解塑料相比，PBS的价格较为低廉，成本仅为前者的1/3甚至更低，且耐热性能好，热变形温度和制品使用温度可以超过100℃。其合成原料来源既可以是石油资源，也可以通过生物资源发酵得到，因此，引起科技和产业界高度关注。PBS由丁二酸和丁二醇经缩聚而得。采用传统丁二酸和丁二醇缩聚合成的PBS的相对分子量一般低于5000，力学性能差，难以作为材料使用，必须使用高效催化剂才能获得高分子量的PBS。国内已有研究机构采用特种纳米微孔载体材料负载Ti-Sn的复合高效催化体系，大大提高了催化剂的活性，采用预缩聚和真空缩聚两釜分步聚合的工艺，在实验室合成了相对分子量超过20万的PBS。复合催化剂成本较高，聚合时间长，工艺复杂，工业放大的负效应大。近年来，该中心摒弃了丁二酸和丁二醇缩聚直接合成高分子量PBS的方法，分别采用扩链法和非扩链法合成高分子量PBS，获得成功。对于扩链法，在工艺上首先使丁二酸与丁二醇进行酯化和预缩聚，合成含有端羟基的低分子量PBS预聚物(分子量低于10000)，然后在一定条件下，加入扩链剂，对其进行扩链，在短时间内，使PBS的数均分子量迅速到达十多万，并且分子量分布较窄(Mw/Mn=1.4-1.8)，远比现有的扩链方法合成PBS的分子量分步窄。相对于直接缩聚法，该工艺流程简单，对反应条件要求的苛刻程度低，具有聚合时间短，设备要求低，特别是对真空要求没有直接缩聚法高，所合成的PBS不仅分子量较高，且分子量分布也较窄。另外，合成成本低，易于工业放大。该工艺由于对真空要求相对较低，PBS预聚物合成时间较短，可有效避免使用直接缩聚法合成PBS过程中，丁二醇在高温高真空条件下的环化反应，生成副产物四氢呋喃的问题。为解决该问题，直接缩聚法需要使用耐腐蚀特种专用真空泵，相关实施的投入非常大，而该聚合工艺只需一般的真空设施即可满足需要。技术特点该工艺制备的高分子量PBS适宜各种加工方法(如注塑、挤出、吹塑、吹膜等工艺)和制备各种塑料制品，可广泛用于包装、农用地膜、餐具及日常生活用品等领域。