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可生物降解PBST聚合物、其制备方法、用途、农用地膜和制备方法

文献发布时间：2023-06-19 12:18:04

技术领域

本发明涉及聚合物制备技术领域，特别是涉及可生物降解PBST聚合物、其制备方法、用途、农用地膜和制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(Poly(butylene succinate-co-terephthalate)，PBST)是一种良好的生物可降解材料，在理论研究和实际应用方面具有非常重要的意义。对于高分子聚合物而言，其结晶性能和热力学性能对实际应用有重要的影响。PBST具有结晶性，但其结晶速度比较慢，晶体结构不完善，其结晶度的高低、结晶形态以及井体结构的差异对PBST的性能有较大影响。但是，现有技术中，PBST的生产成本较高，并且，制得的PBST保湿性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可生物降解PBST聚合物、其制备方法、用途、农用地膜和制备方法，该可生物降解PBST聚合物用作农用地膜时，对土壤几乎没有影响，能够取得较好的地膜效果，并且，成本低廉，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的可生物降解PBST聚合物的技术方案如下：

本发明提供的可生物降解PBST聚合物的制备方法包括以下步骤：

对苯二甲酸与丁二酸按照物质的量比取值范围为(1:1)-(1:1.5)配制成第一混合物；

所述第一混合物、丁二醇按照物质的量比取值范围为(1:1)-(1:1.5)配制成第二混合物；

向所述第二混合物种加入催化剂，得到待打浆物料，其中，所述催化剂的添加质量是所述对苯二甲酸质量的0.03％-0.05％；

制备功能粉体浆液，所述功能粉体浆液中，功能粉体、四氢呋喃均聚醚、丁二醇的物质的量比的取值范围为40：(3-10)：(40-60)，其中，所述功能粉体中，纳米蒙脱土与纳米高岭土之间的质量比的取值范围为1:(3-5)；

所述待打浆物料依次经过打浆、第一步酯化、第二步酯化后得到第一中间产物；

所述第一中间产物、功能粉体浆液充分混合后，依次经过预缩聚、终缩聚、挤出、切粒、干燥后得到所述可生物降解PBST聚合物，其中，所述功能粉体浆料的质量为所述对苯二甲酸质量的30％-40％。

本发明提供的可生物降解PBST聚合物还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述催化剂选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或者两种的混合物。

作为优选，所述打浆的步骤持续时间的取值范围为30min-50min。

作为优选，经过所述打浆的步骤所得的浆料放入供应罐内循环备用。

作为优选，所述第一步酯化的步骤过程中，

温度的取值范围为160℃-180℃；

流速的取值范围为150kg/h-250kg/h；

液面深度取值范围为600mm-1000mm；

酯化率的取值范围为51％-55％。

作为优选，在所述第一步酯化的步骤过程中，经过所述打浆的步骤所得的浆料经过泵泵入第一酯化釜。

作为优选，所述第二步酯化的步骤过程中，

温度的取值范围为200℃-215℃；

流速的取值范围为150kg/h-250kg/h；

液面深度的取值范围为600mm-1000mm；

酯交换率的取值范围为96％-99％。

作为优选，所述功能粉体的制备方法包括以下步骤：

所述功能粉体、四氢呋喃均聚醚、丁二醇的物质的量比的取值范围为40：(3-10)：(40-60)在球磨机中研磨持续时间的取值范围为50min-70min，其中，所述功能粉体中，纳米蒙脱土与纳米高岭土之间的质量比的取值范围为1:(3-5)。

作为优选，所述第一中间产物、功能粉体浆料充分混合的步骤过程中，

温度的取值范围为210℃-215℃；

流速的取值范围为210℃-215℃；

液面深度的取值范围为800mm-1000mm；

搅拌速度的取值范围为500rpm-900rpm。

作为优选，所述功能粉体浆液是从所述第二步酯化的步骤泵出的酯化物流经的管道加入的。

作为优选，所述预缩聚的步骤过程中，

温度的取值范围为235℃-240℃；

反应持续时间的取值范围为40min-70min；

液面深度的取值范围为200mm-400min；

真空度的取值范围为800Pa-1000Pa。

作为优选，所述终缩聚的步骤过程中，

温度的取值范围为245℃-255℃；

反应持续时间的取值范围为60min-80min；

液面深度的取值范围为300mm-500mm；

真空度的取值范围为30Pa-100Pa；

特性粘数的取值范围为1.30dL/g-1.35dL/g。

为了达到上述第二个目的，本发明提供的可生物降解PBST聚合物的技术方案如下：

本发明提供的可生物降解PBST聚合物经由本发明提供的所述的可生物降解PBST聚合物的制备方法制备得到，所述可生物降解PBST聚合物熔点的取值范围为100℃-130℃，拉伸强度的取值范围为38MPa-40MPa；断裂伸长率的取值范围为600％-650％，硬度的取值范围为65A-70A，撕裂强度的取值范围为175kN/m-180kN/m。

为了达到上述第三个目的，本发明提供的可生物降解PBST聚合物的用途的技术方案如下：

本发明提供的的可生物降解PBST聚合物的制备方法制备得到的可生物降解PBST聚合物用于农用地膜的用途。

为了达到上述第四个目的，本发明提供的农用地膜的技术方案如下：

本发明提供的农用地膜由本发明提供的可生物降解PBST聚合物的制备方法制备得到的可生物降解PBST聚合物制备而成。

为了达到上述第五个目的，本发明提供的农用地膜的制备方法的技术方案如下：

本发明提供的农用地膜经由本发明提供的可生物降解PBST聚合物在特性熔点条件下，吹膜后得到所述农用地膜。

本发明提供的PBST聚合物的熔点115-125℃，拉伸强度为38-40MPa，断裂伸长率为600-650％，硬度在65-70A，撕裂强度175--180kN/m，PBST共聚酯的组成中芳香段链节长度Lbt<2，可完全生物降解，可以直接吹膜，薄膜不粘结，强度高，薄膜内含无机粉体27.00-28.00％，其中，无机粉体成本低，价格通常只有聚合物的1/8—1/10，薄膜成本降低许多，而且加入的无极粉体由于都是土类，对土壤几乎没有影响。作为地膜使用，可以在同样阳光照射条件下，在12h以后，地膜内温度要比不加功能粉体的PBST地膜温度高4-6℃，膜内湿度高10-15％，可以使农作物早熟5-15天，同时可以大大促进PBST可生物降解地膜的广泛使用。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种可生物降解PBST聚合物、其制备方法、用途、农用地膜和制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

在日产8t-10t小型柔性改性聚酯连续聚酯缩聚生产装置上，以对苯二甲酸和丁二酸摩尔比1：1.32和丁二醇，按摩尔比1：1.19，催化剂为钛酸四异丙酯。其添加量为PTA物质量的0.05％。打浆40min，放进浆料供应罐进行内循环备用。

所得的浆料由计量泵从供应罐进泵入第一酯反应釜，进行酯化反应控制酯化温度170℃，控制流速在200kg/h，使得液面维持在1000mm，酯化率达到52％。酯化物由物料泵入第二酯化反应产釜，进行酯化反应，反应物温度在215℃，控制流速在200kg/h，使得液面维持在1000mm，酯化率达到99％。

将功能粉体，四氢呋喃均聚醚，丁二醇按重量比例40：5：55放入球磨机中，进行研磨50min，待用。功能浆料的经过管道注射器计量加入自第二酯化釜泵出的酯化物流经的管道中，功能浆料的加量PTA反应物质量的60％，为控制流速在115kg/h。所述的功能粉体：为纳米蒙脱土与纳米高岭土按质量比为1：3比例均匀混合，纳米蒙脱土与纳米硫酸钡外观为白色粉末，白度99，纯度：99.5％，目数20nm，四氢呋喃均聚醚纯度：99.5％，数均分子量500。

所得的酯化物混合物物料泵入全混釜，进行充分混合，全混釜控制温度在210℃，控制流速在150Kg/h，使得液面维持在1000mm,搅拌速度500rpm。