專利名稱：二氧化碳－環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物加工領(lǐng)域，涉及二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物及其制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物(PPC)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)均是可完全生物降解的高分子材料。合成PPC的主要原料之一，二氧化碳，是許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域所產(chǎn)生的CO2廢氣，排放到大氣層中不僅造成了環(huán)境污染，而且也是碳資源的浪費。通過PPC的合成可將CO2資源固定化，這不僅開辟了新的碳資源，緩解石油化工原料的短缺，而且可以保護人類的生態(tài)環(huán)境。另一方面，PPC的完全生物降解特性，用之代替非生物降解的普通塑料，對于解決“白色污染”也有重要的意義，因此，該項技術(shù)具有雙重環(huán)保功能。二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物是一類無色透明固體，無毒，無味，具有優(yōu)異的阻隔性能、印刷性能及熱封性能，特別適合用于制造一次性醫(yī)藥及食品包裝材料。自1969年日本科學(xué)家井上祥平[Inoue S，Koinuma H.，Tsuruta T.，J.Polym.Sci.Polym.Lett.Ed.，1969，7，287]公開這項技術(shù)以后，引起世界上各國科學(xué)家的重視，從而開展大量的研究與開發(fā)工作。中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所先后申請了中國發(fā)明專利[高分子量脂肪族聚碳酸酯的制備方法，公開號1257885A和稀土組合催化劑的制備方法，公開號1257753]。但是PPC是一類無定型聚合物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為37℃左右。交替共聚率達(dá)98％以上的二氧化碳和環(huán)氧丙烷共聚物超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度37℃就成為橡膠類物質(zhì)，它的拉伸強度、楊式模量和彎曲模量大幅度下降，材料制品的尺寸穩(wěn)定性極差，從而喪失了塑料材料應(yīng)具備的性能。這樣在很大程度上限制了PPC的實際應(yīng)用。
為了改善PPC的性能，Robeson等將PPC同聚醋酸乙烯酯(PVAC)共混，從而使共混物的強度比PPC提高了一倍[L M Robenson，J AKuphal，1990US，4,912,149]。PPC與丁腈橡膠在過氧化二異丙苯(DCP)和異氰脲酸三烯丙酯(TAIC)硫化體系，或DCP加馬來酸酐硫化體系的復(fù)合引發(fā)下，共混形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)彈性體。該彈性體保留了丁苯橡膠的良好耐油性，又大大改善了機械力學(xué)性能，耐熱氧老化性能也很優(yōu)異[楊向宏，黃玉惠，趙樹錄等，ZL91，105，618，1，1991]。這些對PPC的共混改性方法可在一定程度上使PPC的性能得到改善，但是，它們卻使材料喪失了可完全生物降解的特性，從而使材料的環(huán)境效益顯著降低。此外，中國專利(1226438C)公開了將PPC和聚3-羥基烷酸酯共聚物共混，盡管共混后材料的力學(xué)性能有所改善，并且具有完全的生物降解性。但是，聚3-羥基烷酸酯共聚物是由微生物發(fā)酵制得，其成本較高，這樣在很大程度上限制了改項技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明目的是提供一種二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物及其制備方法。選擇的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物(PPC)是一類用中國發(fā)明專利[公開號1257753和1257885A]中所敘述的催化劑及方法合成的高分子量物質(zhì)，它的數(shù)均分子量Mn為40000-140000g/mol，并且這種PPC已經(jīng)通過封端技術(shù)及熱穩(wěn)定化技術(shù)使其加工熱穩(wěn)定性顯著提高，其熱分解溫度(空氣氛圍中)為200-220℃。選擇的聚丁二酸丁二醇酯其數(shù)均分子量30000-200000g/mol。
本發(fā)明所制備的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，其組成材料及重量配比為聚丁二酸丁二醇酯(PBS)30-70份，二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物(PPC)70-30份，抗氧劑為四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份；所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物數(shù)均分子量為40000-140000g/mol；其在空氣氛圍中熱分解溫度為200-220℃；所述的聚丁二酸丁二醇酯的數(shù)均分子量為30000-200000g/mol。
本發(fā)明所制備的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物的制備方法的步驟和條件為按照其組成材料及重量配比來稱取材料，在密煉機中進行組成材料的共混，密煉機的密煉溫度為120-160℃，密煉時間為10分鐘，得到二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物。
將得到的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，在140℃，10MPa的壓力下熱壓成型，1.0mm厚的片材，再制成啞鈴型樣條，其細(xì)頸尺寸為長20mm、寬/4mm。根據(jù)試樣組成不同所測得的力學(xué)性能范圍如下拉伸強度為31.9-40MPa，拉伸模量750-1350MPa，斷裂伸長率11.5-21.6％，缺口沖擊強度為43.6-66.1J/m，能量吸收為280-400mJ。由于PBS對PPC的增強作用和PPC自身的優(yōu)良特性，從而使共混物具有優(yōu)異的力學(xué)性能，印刷性能，阻隔性能，加工性能，生物降解等多種性能的綜合平衡。得到得共聚物粒子可用于擠出板材、片材，吸塑，制備薄膜，注塑成型和發(fā)泡等生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明采用可完全生物降解聚合物的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，它可以在細(xì)菌或酶的作用下最終降解成為二氧化碳和水等物質(zhì)，對環(huán)境無害。而且由于合成所用原料相對易得，合成工藝相對于微生物發(fā)酵法等也要簡便，所以在成本上有明顯的優(yōu)勢。不僅如此，聚丁二酸丁二醇酯的熔點較高，性能良好，有希望取代通用聚乙烯或聚丙烯而進入通用塑料領(lǐng)域，緩解傳統(tǒng)塑料對環(huán)境造成的污染。
具體實施例方式
實施例1取分子量為40000g/mol的PPC70份，分子量為30000g/mol的PBS30份，四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份。上述物質(zhì)，120℃下在密煉機中密煉10分鐘，140℃，10MPa的壓力下熱壓成型后，測得材料的力學(xué)性能如下拉伸強度為31.9MPa，拉伸模量750MPa，斷裂伸長率11.5％，缺口沖擊強度為43.6J/m，能量吸收為280mJ。
實施例2取分子量為140000g/mol的PPC30份，分子量為80000g/mol的PBS70份，四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份。上述物質(zhì)，160℃下在密煉機中密煉10分鐘，140℃，10MPa的壓力下熱壓成型后，，測得材料的力學(xué)性能如下拉伸強度為40MPa，拉伸模量1350MPa，斷裂伸長率21.6％，缺口沖擊強度為66.1J/m，能量吸收為400mJ。
實施例3取分子量為50000g/mol的PPC40份，分子量為200000g/mol的PBS60份，四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份。上述物質(zhì)，140℃下在密煉機中密煉10分鐘，140℃，10MPa的壓力下熱壓成型后，，測得材料的力學(xué)性能如下拉伸強度為38.9MPa，拉伸模量1230MPa，斷裂伸長率19.5％，缺口沖擊強度為60.2J/m，能量吸收為380mJ。
實施例4取分子量為40000g/mol的PPC50份，分子量為100000g/mol的PBS50份，四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份。上述物質(zhì)，150℃下在密煉機中密煉10分鐘，140℃，10MPa的壓力下熱壓成型后，，測得材料的力學(xué)性能如下拉伸強度為35.2MPa，拉伸模量1010MPa，斷裂伸長率15.5％，缺口沖擊強度為50.6J/m，能量吸收為352mJ。
實施例5
取分子量為40000g/mol的PPC60份，分子量為100000g/mol的PBS40份，四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份。上述物質(zhì)，130℃下在密煉機中密煉10分鐘，140℃，10MPa的壓力下熱壓成型后，，測得材料的力學(xué)性能如下拉伸強度為32.3MPa，拉伸模量840MPa，斷裂伸長率12.8％，缺口沖擊強度為48.5J/m，能量吸收為300mJ。
權(quán)利要求
1.二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，其特征在于，其組成材料及重量配比為聚丁二酸丁二醇酯(PBS)30-70份，二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物(PPC)70-30份，抗氧劑為四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份；
2.如權(quán)利要求1所述的所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，其特征在于，所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物的數(shù)均分子量為40000-140000g/mol。
3.如權(quán)利要求2所述的所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，其特征在于，所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物在空氣氛圍中熱分解溫度為200-220℃；
4.如權(quán)利要求1所述的所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，其特征在于，所述的聚丁二酸丁二醇酯的數(shù)均分子量為30000-200000g/mol。
5.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物的制備方法，其特征在于，步驟和條件為按照其組成材料及重量配比來稱取材料，在密煉機中進行組成材料的共混，密煉機的密煉溫度為120-160℃，密煉時間為10分鐘，得到二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物。
全文摘要
本發(fā)明提供了二氧化碳—環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物及制備方法。由二氧化碳—環(huán)氧丙烷共聚物、聚丁二酸丁二醇酯和抗氧劑四(β－(3，5－二叔丁基－4－羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky－7910組成。共混物的共混在密煉機中完成，物料在密煉機中的密煉溫度在120－160℃之間，密煉時間為10分鐘，得到二氧化碳—環(huán)氧丙烷共聚物與聚丁二酸丁二醇酯共混物，有生物降解性能，可用于制備薄膜、板材、片材、發(fā)泡、吸塑和注塑成型塑料件。
文檔編號C08L67/02GK101045814SQ20071005551
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者韓常玉, 冉祥海, 莊宇鋼, 董麗松 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所