本科生学年论文
题目聚丁二酸丁二醇酯的合成研究
学生姓名朋坤
所在院系化学化工系
专业班级化学工程与工艺
学号2010223334
指导教师（职称）寇莹
日期2012年 5 月日
聚丁二酸丁二醇酯的合成研究
摘要：以丁二酸与丁二醇为原料，通过熔融缩聚法合成聚丁二酸丁二醇酯。通过HDI 进
行扩链改性，改善其降解性能与力学性能。实验结果表明，扩链产物结晶度下降、拉伸强度得到提高。
关键词：聚丁二酸丁,二醇酯；高分子量；扩链改性
Gather succinic acid synthesis of butyl glycol esters
Abstract: the succinic acid and butyl glycol as raw material, through the molten polycondensation succinic acid synthesis method of clustering butyl glycol esters. Through the HDI for extender chain modification, improve its degradation property and mechanical properties. The experimental results show that extender chain product drop, tensile strength, crystallinity was improved.
key words：gather succinic acid, cubed diol esters; High molecular weight; Extender chain modification
摘要：II
ABSTRACTIII
前言0
1 实验部分0
1．1原料与试剂0
1．21
1．3测试与表征1
2 结果与讨论2
2．1PBS和EPBS的合成与结构表征2
2．2PBS和EPBS的性能3
2．2．1 热性能3
2．2．2 力学性能4
3 结论4
致6
前言
脂肪族聚酯能完全生物降解材料，可代替传统石化塑料，减少碳排放。在脂肪族聚酯中，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物因具有好的热性能与加工性而倍受关注[1-2]。对于PBS 而言，其性能与其分子量的高低密切相关。目前，合成高分子量PBS 的方法主要有：熔融聚合法、溶液聚合法、预聚体扩链法[3]。聚酯反应的平衡常数低，要达到反应平衡并制备高分子量的产物，需要提高反应装置的真空度，除去反应过程产生的水分，这需要较长的时间和较高的能耗[4]。由于技术原因导致市场成本较高，在我国PBS 还没有形成产能。了提高PBS 的性能，降低成本，我们改进预聚体扩链法，得到了相对高分子量的PBS。
1 实验部分
1．1 原料与试剂
丁二酸，三信化工；丁二醇，四异丁基钛酸酯(Ti(OBu)4)，购自化学试剂公司；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，Fluka 公司；其它均为市售分析纯化学试剂。
1．2
PBS 与EPBS 的合成11.78g的丁二酸和1,4-丁二醇加到装有冷凝管的四口瓶，以
(Ti(OBu)4)为催化剂，在氮气保护下快速升温到150℃，然后逐渐加热到200℃酯化2h后，蒸出产物中的水分后，待酸值达7.1 时，减压到60Pa 缩聚5h，冷却后得象牙色蜡状预聚物。然后将预聚物在205℃熔化并加入一定量的扩链剂(HDI)和抗氧化剂，粘稠度迅速上升，冷却后得白色固体(扩链产物，EPBS)。
图1 PBS 和EPBS 合成路线
1．3 测试与表征
以氘代氯仿（CDCl3）为溶剂、TMS 为标，采用Bruke 400MHz 型核磁共振仪测定聚合物的1HNMR 谱图。以氯仿为溶剂，30℃条件下，采用Waters 凝胶渗透色谱仪测定聚合物的分子量及其分布。热重分析在Perkin Elmer 公司型号为Pyris-1的仪器上进行，在100 ml/min 的连续N2流中，以10℃/min 的升温速率从室温升到700℃，可以得到
样品的热失重谱图。以日本岛津公司TA -50(Shimadzu)差示扫描量热仪研究聚合物的热转变行为与结晶性能，第一次扫描是以20℃/min 的升温速率从室温升到140℃，然后迅速用液氮冷却到-50℃保持3 min，消除热历史；再次以10℃/min 的升速率从室温升到300℃左右，记录降温与升温曲线。将PBS 压制成薄片，厚度约0.5 mm左右,然后冲压成哑铃型标准拉伸试验样条，采用Instron 公司系电子万能试验机测试试样的拉伸性能，拉伸速度为50 mm/min，温度为25℃。
2 结果与讨论
2．1 PBS 和EPBS 的合成与结构表征
按照图1 合成的丁二酸丁二醇预聚物PBS 的数均分子量(Mn)为5.4×104，这种预聚物在205℃反应扩链后，数均分子量上升到8.7×104，说明聚合与扩链都能有效地进行。图2 显示，预聚物PBS 中2951 cm-1 处为亚甲基的伸缩振动吸收峰，3437 cm-1 处的宽峰为羟基的伸缩振动吸收峰，1712 cm-1 为羰基的伸缩振动峰，1154cm-1 为酯基中C-O 的伸缩振动吸收峰，说明预聚物PBS 成功合成。扩链物EPBS 在3451 cm-1 处有弱的羟基伸缩振动吸收峰，说明端基含量低。另外，图2 中未见异氰酸基的特征吸收峰，说明异氰酸酯基在聚合物中含量非常少。由于异氰酸酯基属不可降解基团，所以含量越少越好，通过红外谱图看出扩链产物中仍然含有大量的酯键，这正是目标产物的特征。
图2 PBS 与EPBS 的FT-IR 图
图3 显示扩链产物EPBS 与预聚物PBS 的X衍射谱图基本一致。预聚物PBS 晶体为单斜晶系[5]，在19.3°(020) 和22.5°(110) 的地方都出现比较强的衍射峰，而在28.8°(111) 的地方出现一个弱峰。对比扩链后的共聚物EPBS 的衍射图谱，衍射峰的2θ位置并没有太大变化。因此可以认为EPBS 的晶体结构并没有发生明显变化，其晶体结构仍然为PBS 单斜晶系。从图中还可看到，PBS 的在22.5°的半峰宽度远小EPBS 的半峰宽，说明扩链物的结晶
度低于预聚物的结晶度，因此通过扩链的方法能降低聚合物的结晶性能，有利于聚合物拉伸强度的提高。
图3 PBS 与EPBS 的XRD 图
2．2 PBS 和EPBS 的性能
2．2．1 热性能
图4 是PBS 和EPBS 的热分析图。图4 显示PBS 和EPBS 有相似的热分析行为。从表1 中可见，比较氮气保护下5% (wt%)热失重时的分解温度，发现扩链后EPBS 的热分解温度较预聚物PBS 稍有提高，这可能是扩链剂分子存在使分子链强度上升。表1 还给出通过DSC 测得的熔点，扩链后熔点稍有下降，是因为扩链后分子的自由体积有所增加，这与XRD 给出的分子结晶度下降是一致的。
图4 PBS 和EPBS 的热重分析曲线(N2气保护，升温速率10℃/min)
2．2．2 力学性能
由表1 中数据可以看出，由于预聚物PBS 是端羟基的，所以相对分子量较低，拉伸强度较低，这与红外谱图得到的结论一致。而通过扩链后，聚合物EPBS 的相对分子量提高、拉伸强度也提高。从聚合物拉伸行为也可以看出，扩链产物的韧性大大提高，这与X 射线衍射得到的信息相符合。表1 聚丁二酸丁二醇酯和扩链产物的性能聚合物数均分子量熔点/℃热分解温度/℃拉伸强度/MPaPBS 5.4×104 110 335.8 24EPBS 8.7×104 108 342.4 31
3 结论
通过熔融缩聚法制得聚丁二酸丁二醇酯，然后用扩链剂HDI 进行扩链反应。借助红外光谱证明了预期结构。X 射线衍射表明扩链产物结晶度下降，DSC 测得其熔点降低但仍高于100℃，说明扩链产物的相对分子质量和拉伸强度都有较大的提高。性能优化研究正在进行之中。
参考文献:
[1]Mochizuki, M.; Mukai, K.; Yamada, K.; Ichise, N.; Murase, S.;
Iwaya, Y. Structural Effects upon Enzymatic Hydrolysis of Poly
(butylene succinate-co-ethylene succinate)s[J], Macromolecules, 1997,
30:7403-7407.
[2]Gan, Z.; Abe, H.; Kurokawa, H.; Doi, Y. Solid -state microstructures, thermal properties, and crystallization of biodegradable poly(butylene succinate) (PBS) and its copolyesters [J]. Biomacromolecules 2001, 2: 605-613.
[3]高明,王秀芬, 郭锐,等. PBS 基生物降解材料的研究进展[J]. 高分子通报,2004(5):51-55.
[4]敏,童晓梅,王晓霞,等.P(BS-co-DGA)共聚物的合成和降解
性的研究科技大学学报, 2006, 24,:8-11.
[5]元碧,徐军,徐永祥,等. 生物可降解聚丁二酸/甲基丁二酸丁
二酯系列共聚物的合成和表征[J].高分子学报,2006(6):745-749.
致
本人的学年论文一直是在寇莹导师的悉心指导下进行的。寇莹老师严谨的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生了重要的影响。在整个学年论文设计过程中，寇莹导师不断对我得到的结论进行总结，并提出新的问题，使得我的论文容能够深入地进行下去，也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，做了许多有益的思考。在此对老师表示最诚挚的感和由衷的敬意。
学院化学化工系本科学生学年论文教师指导记录
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聚丁二酸丁二醇酯（PBS）项目可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/aa19225428.html, 高级工程师：高建
关于编制聚丁二酸丁二醇酯（PBS ）项目可 行性研究报告编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (8) 2.1项目提出背景 (8) 2.2本次建设项目发起缘由 (8) 2.3项目建设必要性分析 (8) 2.3.1促进我国聚丁二酸丁二醇酯（PBS）产业快速发展的需要 (9) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (9) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (9) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (9) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (10) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (10) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (11) 2.4项目可行性分析 (11) 2.4.1政策可行性 (11) 2.4.2市场可行性 (11) 2.4.3技术可行性 (12) 2.4.4管理可行性 (12) 2.4.5财务可行性 (13) 2.5聚丁二酸丁二醇酯（PBS）项目发展概况 (13)
1、PBS 的结构、性能与应用 PBS的全称为聚丁二酸丁二醇酯，是一种脂肪族聚酯，其结构单元为丁二酸与丁二醇形成的酯，其分子式: HO-［ CO-( CH2)2-CO-O-( CH2 )4-O］n-H ，PBS分子链较柔软，且熔点较低。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域，并迅速成为广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究的热点材料之一。其优异性能主要表现在以下几个方面：(1) 加工性能。PBS 的加工性能非常好，可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工，同时也可共混碳酸钙、淀粉等填充物，降低成本。 (2) 耐热性能。PBS 具有出色的耐热性能，是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的品种，热变形温度接近100℃，改性后可超过100℃，满足日常用品的耐热需求，可用于制备冷热饮包装和餐盒。 (3) 力学性能。与其他生物降解塑料相比，PBS 力学性能十分优异，具有与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近的力学性能。 (4) 降解性能与化学稳定性。PBS 在正常储存和使用过程中性能非常稳定，只在堆肥、土壤、水和活化污泥等的环境下会被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。 由于PBS 有上述良好的性能，使它在很多方面都有着非常重要的用途。首先它可用于包装领域，主要有垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子和标签等。由于PBS 良好的成膜性，另一个重要应用是作为农林业中的农用薄膜，以及各种种植用器皿和植被网等。其次，在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等还能制成各种成型制品，被用于日用杂品。与PET 类似，PBS 还可作为纺织材料纺丝加工。此外，由于具有生物相容性和可降解性，PBS 还可应用于医用制品中的各种人造材料如人造软骨、缝合线、支架等。 2、PBS 的工业化生产 2.1 国外PBS 产品 早在上世纪30 年代，Carothers 就已经成功制备出了PBS，但由于受当时工艺条件的限制，制得的PBS 分子量小于5000，无法用作实际材料。直到上个世纪90 年代，随着人们对脂肪族生物降解材料的研究逐渐深入，满足实际应用要求的高分子量的PBS 才被开发成功。日本昭和高分子公司于1993 年建立了一套年产3000 吨PBS 及其共聚物的半商业化生产装置，其系列产品以“Bionolle”的商品名面世( 中文名: 碧能) ，这是世界上首个商业化的PBS 树脂。Bionolle 是一种结晶型热塑性塑料，分子量从几万到几十万，玻璃化转变温度为-45～ -10℃，熔点为90 ～ 120℃，耐热温度接近100℃，具有良好的力学性能和加工性能，其制品包括农用薄膜、垃圾袋、发泡材料等。然而Bionolle 系列PBS 的生产过程中需要用到二异氰酸酯作扩链剂来提高分子量，由于二异氰酸酯的毒性较大，限制了其产品在医用材料、食品包装、一次性餐具等领域的应用，时至今日，Bionolle 已
聚丁二酸丁二醇酯合成研究的进展 前言 高分子材料已深入到人们生活的各个领域，它给人们带来方便的同时也产生了一个有待人们解决的问题——“白色污染”。可以说超过半数以上的高分子材料在使用后被废弃，长时间不能降解，影响资源的循环再利用，也破坏了地球的生态环境。随着人们对自己生存环境的关心，可生物降解材料也越来越受到人们的青睐，也有越来越多的科技工作者投入到生物降解材料的研究中。 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是生物降解塑料材料中的佼佼者，用途极为广泛，可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。PBS综合性能优异，性价比合理，具有良好的应用推广前景与聚乳酸(PLA)，聚羟基烷基酸酯(PHA)等降解塑料相比，PBS价格低廉，成本仅为前者的1／3甚至更低；与其他生物降解塑料相比，PBS 力学性能优异，接近聚丙烯(PP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料；耐热性能好，热变形温度接近100℃，改性后使用温度可超过100℃，克服了其他生物降解塑料不耐热的缺点；加工性能非常好，可在现有塑料加工通用设备上进行各类成形加工，是目前降解塑料中加工性能最好的。 目前国内合成的PBS分子质量不高，其力学性能和加工性能受到限制，有待进一步研究PBS的合成工艺，提高PBS的分子质量，进一步增加其用途。 1 PBS的合成原理 脂肪族聚酯的合成方法有生物发酵法和化学合成法。生物发酵法的合成成本较高，对于PBS而言很少见报道，化学合成法可对产品进行分子设计，合成成本较低，主要有直接酯化法，酯交换法和扩链法。 1.1 直接酯化法 丁二酸和丁二醇直接缩聚得到PBS，其合成方法是等物质的量的酸和醇并加入一定量的催化剂在加热的条件下反应生成聚酯，其反应式如下： nCOOHCH 2CH 2 COOH+nHO(CH 2 ) 4 OH (催化剂加 热)H[OCH 2CH 2 CH 2 CH 2 OOCCH 2 CH 2 CO] n OH+2nH 2 O。 直接酯化缩聚法主要有3种：熔融缩聚法，溶液缩聚法和熔融溶液相结合法。 1.2 酯交换法 二元酸二甲酯与等物质的量的二元醇，在催化剂存在下，高温、高真空脱甲醇进行酯交换反应得到聚酯，其反应式如下： nHO(CH 2) 4 OH+nCH 3 OOC(CH 2 ) 2 COOCH 3 (催化剂高温高真 空)H[O(CH 2) 4 OOC(CH 2 ) 2 CO] n O(CH 2 ) 4 OH+nCH 3 OH。 1.3 扩链法 在前2种合成反应过程中需不断排除小分子物质，以获得所需相对分子质量的聚酯。但在缩聚反应过程中，特别是在反应后期，温度往往超过200℃时，不可避免地出现脱羧、热降解、热氧化等副反应，从而影响相对分子质量的提高。为了进一步提高相对分子质量，往往选择扩链反应，利用扩链剂的活性基团与聚酯的端羟基反应提高聚酯相对分子质量。 现在的研究报道中多采用直接酯化法合成PBS。 2 催化剂的研究进展 由于聚酯缩聚反应的反应平衡常数低，要达到反应平衡并制备相对分子质量高的产物，常常需要很长的时间。因此，寻找一种高效催化剂无疑具有重要意义。
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。和PCL、PHB、PHA等降解塑料相比，PBS价格极低廉，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。在中科院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心努力下，国内PBS从合成、改性到制品加工及应用全方位的研究目前已经取得突破性进展，为我国生物降解材料的推广应用奠定了良好基础。 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相对分子质量低于5000，可作为气相色谱固定相或增塑剂，但由于相对分子质量低，力学性能差，难以作为材料使用。20世纪90年代中期，日本昭和高分子公司采用异氰酸酯作为扩链剂，与传统缩聚合成的低相对分子质量PBS 反应，制备出相对分子质量可达200000的高相对分子质量PBS。该公司用扩链法生产的PBS目前产能为3000吨／年，年产2万吨新生产线正在建设中。 中科院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心在20世纪90年代末根据当时市场需求开始研发生物降解材料，并在2002年得到中科院物质创新项目支持，展开了从PBS合成、改性到制品加工及应用全方位的研究，目前已经取得突破性进展。 针对传统丁二酸和丁二醇缩聚得到的PBS相对分子质量低，难以作为材料使用的不足，该中心开发了特种纳米微孔载体材料负载Ti－Sn的复合高效催化体系，大大改善了催化剂的催化活性。在此基础上，通过采用预缩聚和真空缩聚两釜分步聚合的新工艺，直接聚合得到了高相对分子质量的PBS。该创新性工艺不仅可以和扩链法一样得到相对分子质量超过200000的PBS，而且在工艺流程和卫生等方面具有明显优势。 和扩链法比较，直接聚合省了扩链反应步骤，简化了生产工艺，生产线中不再需要扩链反应釜和扩链流程，减少了生产过程中物料损耗和设备投入，降低了材料生产成本。另外，因为产品中不含异氰酸酯扩链剂，卫生性能得到明显改善。由于异氰酸酯的结构特征具有一定的生物毒性，其产品卫生性能受到严重影响，因此扩链法PBS材料推广中明确表明不推荐用于食品、药品、化妆品等卫生要求严格的领域。然而，目前导致白色污染的废弃物最多就来源于食品接触制品，如一次性餐饮制品、食品包装物及超市购物袋等，如果降解塑料的卫生性能不能适应食品接触要求，将会严重影响降解材料的应用。该中心的这种产品由于是直接聚合得到，不含任何扩链剂，产品卫生性能经过中国预防医学科学院和中国疾病控制中心检测认定，
本科生学年论文 题目聚丁二酸丁二醇酯的合成研究 学生姓名朋坤 所在院系化学化工系 专业班级化学工程与工艺 学号2010223334 指导教师（职称）寇莹
日期2012年 5 月日 聚丁二酸丁二醇酯的合成研究 摘要：以丁二酸与丁二醇为原料，通过熔融缩聚法合成聚丁二酸丁二醇酯。通过HDI 进 行扩链改性，改善其降解性能与力学性能。实验结果表明，扩链产物结晶度下降、拉伸强度得到提高。 关键词：聚丁二酸丁,二醇酯；高分子量；扩链改性
Gather succinic acid synthesis of butyl glycol esters Abstract: the succinic acid and butyl glycol as raw material, through the molten polycondensation succinic acid synthesis method of clustering butyl glycol esters. Through the HDI for extender chain modification, improve its degradation property and mechanical properties. The experimental results show that extender chain product drop, tensile strength, crystallinity was improved. key words：gather succinic acid, cubed diol esters; High molecular weight; Extender chain modification
聚丁二酸丁二醇酯共聚物的合成、结晶行为与性能研究 为了减少对化石资源的依赖和抑制环境污染,生物基高分子和生物降解高分子日益得到关注。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种具有生物可降解性的脂肪族聚酯,性能优异,并且可由生物基原料合成制备,其相关优异特性日益受到关注。 为了扩大其应用范围,我们通过对其共聚改性,得到一系列性能多样化的PBS基共聚酯,并系统研究了共聚酯的相关性能。主要工作如下:1.生物可降解聚(丁二酸丁二醇酯-co-丁二酸辛二醇酯)共聚酯(PBOS)体系通过熔融缩聚法成功合成了一系列高分子量的PBOS共聚物和PBS,并研究了 OS共聚单元对共聚物样品性能的影响规律。 PBOS的晶体结构和PBS相同,共聚组分的引入降低了 PBOS的结晶度。OS单元引入前后,样品的热稳定性几乎没有变化。 非等温熔体结晶研究表明,OS单元引入后,其结晶能力被显著抑制。等温熔体结晶测试显示,升高结晶温度和增加OS含量,使得等温熔体结晶速率变慢,结晶机理没有改变。 PBS和PBOS的球晶生长速率也随结晶温度的升高和OS含量的增加而逐渐降低。随着共聚组分OS含量变大,屈服强度、强度、杨氏模量逐渐降低,而断裂伸长率显著增加。 样品的各项力学性能可以通过调整OS组分的含量来进行调节,以扩大其实际应用范围。水解实验表明,所有样品的质量损失随降解时间的延长而线性增加,并且水解速率随着OS组分的增加而逐渐降低。 2.全生物基聚(丁二酸丁二醇酯-co-丁二酸癸二醇酯)共聚酯(PBDS)体系成功合成了一系列的高分子量的全生物基PBDS共聚物。共聚组分DS的引入降低了
PBDS的结晶度,没有改变其晶体结构。 PBDS的热稳定性不受共聚单元DS影响,热稳定性仍然较高。DS单元引入后,PBDS的等温和非等温结晶都受到抑制,但结晶机理没有改变。 平衡熔点的变化可以很好的用Flory方程来描述。成功对PBDS45的双结晶组分结晶过程进行了分离。 随着结晶温度的升高和DS组分含量增加,PBDS的成核密度和球晶生长速率逐渐降低,并且存在结晶方式的转变。样品具有较好的力学性能。 随着共聚组分DS含量变大,断裂伸长率显著增加,而屈服强度、强度、杨氏模量与PBS相比逐渐降低。此外,水解速率随着DS组分的增加而逐渐降低。 3.不同链长二元醇对PBS共聚酯性能影响的研究成功地合成了一系列分子量和共聚组分比例都非常接近的PBS15共聚酯,共聚单元的引入并没有明显地改变样品的热稳定性,PBS15共聚酯和PBS有相同的晶体结构,非等温结晶结果显示,不同链长的共聚单元的引入影响链段的运动性,玻璃化转变温度变化较明显,等温结果表明,结晶机理未发生变化,但结晶速率随着共聚单元的链长增加而变慢,随着共聚单元的链长增加,共聚酯的水解速率越来越慢。 4.全生物基聚(丁二酸丁二醇酯-co-草酸丁二醇酯)共聚酯(PBSO)体系成功地合成了一系列粘均分子量比较接近的PBSO共聚酯和PBS,共聚单元的引入显著地降低了样品的热稳定 性,PBSO共聚酯和PBS有相同的晶体结构。 非等温结晶结果显示,BO共聚单元的引入降低了熔点,等温结果表明,结晶 机理未发生变化,但结晶速率随着共聚单元的增加而变慢。PBS和PBSO的球晶形貌和生长速率测试结果表明,在相同过冷度下,球晶生长速率随BO含量增加而变慢,此外,球晶生长速率随结晶温度升高而逐渐降低。
聚丁二酸丁二醇酯疏水薄膜的制备与性能研究 罗刘闯;宗杨;杨会歌;申小清;陈金周 【摘要】以氯仿为溶剂、无水乙醇为非溶剂,利用聚合物微相分离原理,制备了具有强疏水性的生物可降解聚丁二酸丁二醇酯(PBS)薄膜材料,探究了PBS浓度和非溶剂含量等因素对所制薄膜的润湿性、结晶性、黏附力以及表面形貌的影响.结果表明,通过改变PBS浓度和非溶剂的含量,得到不同的表面微观形貌,接触角随着非溶剂含量的增加而增大,最大为142.5°,比未处理PBS薄膜的接触角增大了60°左右;结晶度越大,材料对水的接触角越大;所得到的薄膜材料均为具有高黏附性的类玫瑰花效应的疏水表面.%In this work,a type of biodegradable polybutylene succinate (PBS )film with strong hydrophobicity was designed and prepared through a microphase-separation method by using chloroform as a solvent and anhydrous ethanol as a nonsolvent.The effects of PBS concentration and non-solvent content on wettability,crystallinity,adhesion and surface morphology of the prepared PBS film were investigated.The results indicated that different surface microstructures were obtained by changing the PBS concentration and nonsolvent content.The water contact angle increased with an increase of nonsolvent content and achieved a maximum value of 142.5°,which was higher than that of untreated PBS by approximately 60 °.The crystallinity of PBS film exhibited a positive relationship with hydrophobicity,and the higher the degree of crystallinity,the greater the water contact angle of PBS film.The hydrophobic film demonstrated a rose-like hydrophobic surface with high adhesion.
聚丁二酸丁二醇酯的合成 郑文俊;黄关葆 【摘要】A poly(butylene succinate) (PBS) with higher relative molecular weight was synthesized by direct esterification-polycondensation of succinic acid(SA) and 1,4-butanediol( BD), and it was the first time to investigate the side reaction of esterification in PBS by using refractometric analysis. The results showed that the esterification rate was significantly affected by SA/BD ratio, temperature and catalysts. The side reaction increased with the increase of the amount of BD and rising of the temperature. The viscosity- average molecular weight of the synthesized PBS was from 5. 7 x 104 g/mol to 8. 0 x 104 g/mol, and the highest molecular weight PBS was obtained when the esterification temperature was 150 ℃ , SA/ BD ratio was 1: 1. 2, the amount of titanium catalyst was 0. 1% of SA( mole ratio) , and the temperature of polycondensation was 220 ℃.%通过直接酯化-缩聚法,以丁二酸、丁二醇为原料,合成了相对分子质量较高的聚丁二酸丁二醇酯(PBS),并首次采用折光率法研究了PBS酯化反应中的副反应.结果表明:酯化反应中,酸醇比、反应温度及催化剂对酯化率的影响较大；随着丁二醇加入量的增加,酯化反应中的副反应增强,随着反应温度的升高也增强；缩聚反应所合成PBS的黏均摩尔质量在5.7 ×104～8.0×104 g/mol之间,且在酯化反应温度为150℃,酸醇比为1∶1.2,采用钛系催化剂,其用量为所加入丁二酸的0.1％(物质的量比),缩聚反应温度为220℃时,所得产物分子质量最高. 【期刊名称】《纺织学报》
可生物降解聚丁二酸丁二醇酯共聚物的合成、降解性能 研究 可生物降解聚丁二酸丁二醇酯（PBG）是一种具有良好降 解性能和广泛应用前景的生物可降解材料。本文基于已有研究，通过综合分析和实验，探讨了PBG的合成方法及其降解性能。 一、PBG的合成方法 PBG的合成主要有两种方法：直接酯交换法和链延长法。 直接酯交换法是通过将丁二醇与对应的二酸酯进行酯交换反应来合成PBG。这种方法操作简单，反应条件温和，但合成产物 分子量较低，降解速度较快。链延长法是通过引入较长的二酸酯分子，如琥珀酸二酯或果糖酸二酯，来增加PBG的聚合度和稳定性。虽然链延长法合成的PBG分子量较高，具有较好的稳定性，但合成过程复杂，产量较低。 二、PBG的降解性能 PBG作为生物可降解材料，其降解性能受到多种因素的影响，如聚合度、结构和环境条件等。 1. 聚合度：PBG的聚合度决定了其分子量大小，分子量 较小的PBG降解速度较快。通过链延长法合成的PBG具有较高的聚合度，分子量较大，降解速度较慢。 2. 结构：PBG的结构主要由丁二酸丁二醇酯和链延长剂 的结构组成。不同结构的PBG对降解的机理和速度有重要影响。目前，较多的研究表明，PBG的降解主要是通过水解反应进行的。PBG中的酯键在水的作用下被水解为丁二醇和对应的酸， 最终分解为二氧化碳和水。 3. 环境条件：PBG的降解速度受到环境条件的影响，如 温度、湿度和pH值等。一般情况下，较高的温度和湿度会加
快PBG的降解速度。而pH值对PBG的降解影响较小，不会显 著改变降解速度。 三、研究进展及应用前景 随着对可生物降解材料的需求增加，对PBG的合成和降解性能的研究也逐渐得到了重视。目前，已有许多研究对PBG进行了改性，以提高其降解性能和应用前景。例如，通过引入具有亲水性的功能基团，可以增加PBG的水解速度，使其更适用于湿润环境。同时，通过改变PBG的微观结构，如晶体结构和分子排列方式等，可以调控其降解速度和机械性能，拓宽其应用领域。 PBG作为一种可生物降解材料，具有广泛的应用前景。目前，PBG已经在医学领域得到了广泛应用，如医用缝线、缓释 药物载体等。此外，PBG还可以用于包装材料、农膜等领域， 具有很高的商业价值和环境友好性。 综上所述，可生物降解PBG的合成和降解性能研究对于其实际应用具有重要意义。如何通过合适的合成方法和改性手段，调控PBG的降解速度和性能，将是未来研究的重要方向。相信随着技术的不断发展，PBG将在更多领域发挥其优势，为环境 保护和可持续发展做出更大贡献 综合以上所述，可生物降解PBG具有很大的潜力和广泛的应用前景。通过合适的合成方法和改性手段，可以调控其降解速度和性能，使其更适应不同环境和应用需求。随着对可生物降解材料的需求不断增加，PBG将在医学、包装、农膜等领域 发挥重要作用，具有很高的商业价值和环境友好性。未来的研究应该继续深入探究PBG的合成和降解性能，以推动其实际应用并为环境保护和可持续发展作出更大贡献
聚乳酸／聚丁二酸丁二醇酯共混物的研究 叶丹丹;陆佳琦;钱天悦;戚嵘嵘;曹祝生 【摘要】In this study, poly （lactic acid）（PLA）/poly （butylenes succinate）（PBS） blends were obtained via melt blending and their compatibility, thermal property, viscosity, and mechanical property were investigated using scanning electron microscope, differential scanning calorimetry and rotational rheometer. It showed that there was some compatibility between PLA and PBS, and the tensile strength was almost unchanged at low PBS loadings. The impact strength of the blends increased first and then decreased with increasing PBS contents, providing a maximum at a PBS content of 10 phr. The viscosity of the blends increased with increasing PBS contents. PBS also functioned as a heterogeneous nucleation agent, which promoted the crystallinity of PLA.%通过熔融共混制备了聚乳酸（PLA）／聚丁二酸丁二醇酯（PBS）共混物，采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、旋转流变仪对其相容性、热性能和黏度等进行了研究，并研究了PBS的加入对PLA力学性能的影响。结果表明，PLA和PBS之 间是部分相容的，PBS的少量添加并不影响PLA的拉伸强度，且其冲击强度随着PBS含量的增加呈先上升后下降的趋势；当PBS含量为10份时，共混物的冲击 强度最好；与纯PLA相比，共混物的黏度有所增加，且随着PIgS含量的增加，共混物的黏度逐渐增大；PBS的添加起到异相成核作用，促进了PLA的结晶。 【期刊名称】《中国塑料》 【年(卷),期】2012(000)003
丁二酸的合成研究现状及发展 摘要：本文综述了丁二酸的合成方法及其在工业上的应用。首先介绍了丁二 酸的化学结构和物理性质，然后对传统的丁二酸合成方法进行了概述，包括氧化、还原、酯化、羧化等反应。接着介绍了近年来发展的新型丁二酸合成方法，如微 生物法、光化学方法、催化还原法等，并对其优缺点进行了比较。最后讨论了丁 二酸在工业上的应用，以及未来丁二酸合成方法的发展趋势。 关键词：丁二酸；合成方法；微生物法；光化学方法；催化还原法；工业应用；发展趋势 1引言 随着丁二酸的广泛应用，国内对于丁二酸的需求量不断增加，但由于我国丁 二酸工业起步较晚，目前国内生产丁二酸的工艺路线存在一些问题。电化学合成 法虽然是一种传统的生产工艺，但存在电极腐蚀、隔膜易破损等问题，无法实现 大规模生产。而釜式间歇反应虽然可行，但生产成本高，且存在催化剂寿命短、 三废污染等问题。因此，开发一种低成本、可大规模连续生产丁二酸的技术变得 势在必行。 在这种背景下，湖南长岭石化科技开发公司开发的采用固定床连续加氢生产 丁二酸的新工艺成为了一种备受关注的技术。这种新工艺克服了釜式间歇反应生 产成本高的缺点，催化剂寿命长，产品质量好，收率高，同时还可实现三废污染 低和大规模生产。相信这种新工艺的出现将会推动我国丁二酸工业的发展，满足 国内市场对丁二酸的需求。 2丁二酸的化学结构和物理性质 丁二酸是一种常见的二羧酸，化学式为C4H6O4，也被称为琥珀酸。它广泛存 在于动植物界中，并在中间代谢过程中起着重要的作用。以下是关于丁二酸的化 学结构和物理性质的详细信息：
2.1化学结构 丁二酸的化学式为HOOC(CH2)2COOH，分子量为118.09 g/mol。它是一种对称的分子，具有两个等效的羧基。丁二酸分子中的羧基使其具有酸性，在水中可以形成稳定的氢键，形成二元羧酸的离子形式。 2.2物理性质 丁二酸是一种无色的晶体，密度为1.56 g/cm³。它的熔点为185℃，沸点为235℃。丁二酸可以溶解于水，其溶解度为81 g/100 mL，在乙醇中的溶解度为5.5 g/100 mL。丁二酸的pKa值为4.20和5.60，表明其具有中等强度的酸性。此外，丁二酸还可以形成盐类，例如钠琥珀酸和铵琥珀酸等。 3丁二酸合成方法 3.1石蜡氧化法 石蜡氧化法是传统的生产方法，石蜡在钙、锰催化下深度氧化得到混合二元酸氧化石蜡，后者通过热水蒸气蒸馏，去除不稳定羟基油溶性酸和酯后，水相中含有丁二酸，干燥后得到丁二酸的结晶。石蜡氧化法工艺比较成熟，但收率和纯度都不高，且有污染。 3.2催化加氢法 催化加氢法是以顺丁烯二酸或顺丁烯二酸酐为原料，采用载有活性炭的镍或贵金属为催化剂，在大约130~140℃，2~30×10，Pa条件下催化加氢得到。顺丁烯二酸或顺丁烯二酸酐的催化加氢体系可分为多相和均相，其中多相催化体系又可分为气，相催化加氢体系和液相催化加氢体系。催化加氢法是目前世界上用得最广泛的丁二酸工业合成方法，该法转化率高，产率高，产物的品质良好，无明显副反应，但操作条件严格，使用催化剂价格昂贵。 3.3生物转化法 生物转化法是利用菌株产生的富马酸还原酶将富马酸(反丁烯二酸)转化为丁二酸，转化率达95%(或99%)。由于使用了大量的底物富马酸，目前化学法生产
聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 概述 聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯（polybutylene succinate butanediol isosorbide ester，简称PBSI）是一种生物可降解的聚酯，具有良好的热稳定性和机械性能，因此在许多领域都有广泛的应用。PBSI的制备方法和应用领域在近年来受到了广泛的研究和关注。 聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯的制备方法主要包括两步反应。首先，通过将丁二醇和丁二酸反应得到聚丁二酸丁二醇酯（polybutylene succinate，简称PBS），然后在PBS的基础上加入异山梨醇进行酯化反应，得到最终的聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯。这种制备方法简单、环境友好，且能够获得高分子量和分子量分布狭窄的PBSI。 聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯在众多领域都有应用。首先，在包装行业中，PBSI可以用于制造可降解的塑料袋、包装膜等产品，有效减少了对环境的污染。其次，在医疗领域，PBSI具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以用于制造人工关节、缝合线等医疗器械，有望替代传统的合成材料。此外，PBSI还可以用于制备生物可降解的复合材料、阻燃材料等，在
建筑、汽车等领域都有广泛的应用。 总的来说，聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯具有良好的性能和广泛的应用领域。随着对环境保护和可持续发展的要求不断增加，PBSI作为一种生物可降解材料将会得到更广泛的应用和研究。未来的发展将集中在提高制备方法的效率和降低成本，进一步改善PBSI的性能和拓展其应用领域，为实现可持续发展做出更大的贡献。 文章结构部分的内容可以按照以下方式编写： 1.2 文章结构 本文主要分为三个主要部分：引言、正文和结论。下面将对每个部分的内容进行介绍。 引言部分将提供对聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯的概述，包括其定义、性质以及研究意义。同时，引言部分将介绍本文的结构，以让读者了解接下来的内容安排。 正文部分将分为两个小节。首先，将详细介绍聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯的制备方法，包括原料的选择与配比、合成步骤以及相关条件等。其次，将探讨聚丁二酸丁二醇异山梨醇酯的应用领域，列举其在医药、化工、材料等领域中的应用情况，并对其应用前景进行分析和展望。
钛酸正四丁酯-磷酸铝催化合成聚丁二酸丁二醇酯的研究 王中仁;王洪涛;祝桂香 【期刊名称】《石油化工》 【年(卷),期】2013(042)011 【摘要】以1,4-丁二酸和1,4-丁二醇为单体,磷酸铝、钛酸正四丁酯或钛酸正四丁酯-磷酸铝为催化剂,采用熔融缩聚法进行了合成聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的实验.考察了催化剂种类及用量对反应过程的影响,并采用1H NMR,GPC,DSC,WAXRD等方法对PBS产物进行表征.实验结果表明,磷酸铝催化剂没有催化活性;使用钛酸正四丁酯催化剂时产生较多的低聚物;与单独使用钛酸正四丁酯催化剂相比,使用钛酸正四丁酯-磷酸铝复合(n(Al)∶n(Ti)=1.00)催化剂时可将反应时间从6.5 h缩短至3.4 h;使用复合催化剂充分反应后的PBS产物的相对分子质量和结晶性发生了变化,断裂伸长率达到307.90％. 【总页数】4页(P1278-1281) 【作者】王中仁;王洪涛;祝桂香 【作者单位】中国石化北京化工研究院,北京100013;中国石化北京化工研究院,北京100013;中国石化北京化工研究院,北京100013 【正文语种】中文 【中图分类】TQ323.4 【相关文献】
1.钛酸四丁酯催化合成柠檬酸三辛酯动力学 [J], 马进荣;许志美;奚桢浩;赵玲 2.钛酸四丁酯催化合成柠檬酸三辛酯的工艺研究 [J], 冯保林;刘延华;邢光全;陈利贞;奚桢浩 3.钛酸四丁酯催化合成柠檬酸三丁酯的反应动力学 [J], 郑玉;岳金彩;王继叶;谈明传;郑世清 4.二氧化硅负载硫酸钛催化合成水杨酸正丁酯 [J], 班智华; 蔡敏 5.钛酸四丁酯催化合成癸二酸二异辛酯 [J], 樊韵宏 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
改性丁二酸丁二醇聚酯的制备及其结构和性能 张芳芳;朱婕;韩华;吴德群 【摘要】在聚丁二酸丁二醇酯(PBS)合成过程中添加经二碳酸二叔丁酯改性的天冬氨酸作为改性单体,成功制备出了一系列聚(丁二酸—天冬氨酸—丁二醇)的无规共聚酯.通过核磁共振(1 H-NMR)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、广角X射线衍射、热稳定性能以及接触角测试,对合成的共聚酯的结构和性能进行表征.结果表明:PBS共聚酯的化学结构与理论结构吻合较好;共聚酯的熔点和热稳定性均随改性天冬氨酸单体的增加有所降低,但仍满足材料加工和应用的性能要求;各样品的晶体结构与纯PBS基本相同,均为单斜晶系;PBS共聚酯样品的亲水性能较纯PBS有明显提高. 【期刊名称】《东华大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2019(045)001 【总页数】5页(P29-33) 【关键词】天冬氨酸;聚丁二酸丁二醇酯共聚酯;单体改性;缩聚;亲水性 【作者】张芳芳;朱婕;韩华;吴德群 【作者单位】东华大学纺织学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620;东华大学纺织学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620;东华大学纺织学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620;东华大学纺织学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620;东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心,上海201620
【正文语种】中文 【中图分类】TQ342+.29 自21世纪以来，生物可降解聚合材料受到世界各国的关注，它不仅被广泛应用在包装、一次性餐具、纤维等方面，而且在组织工程材料和药物缓释材料方面展示了广阔的应用前景[1-3]。可降解聚酯材料作为一种生物可降解高分子材料，在日常使用中可保持稳定的性能，随着时间和环境的改变，在泥土、海水或者堆肥中又能很好地降解。聚酯材料的力学性能稳定，同时加工成型比较简单容易，在人们的日常生活中也得到了越来越多的应用。 聚酯材料虽然具有良好的综合性能，但其本身也存在一些不足，例如高度疏水、高结晶度以及主链缺乏反应活性位点等，因此在一定程度上限制了其在生物材料领域的应用。在聚酯熔融聚合过程中加入第三单体是目前运用较多的改善聚酯材料高疏水等缺点的方法，比如引入芳环共聚组分、将两种或两种以上的聚酯原料按比例缩合等。这些方法都改善了聚酯材料的生物降解性、结晶度、生物相容性等。张勇等[4]采用在聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中加入对苯二甲酸二甲酯(PBT)和聚乙二醇(PEG)共聚组分，改善了分子链的柔韧性和亲水性。但通过在聚酯大分子链上引入活性反应位点，提供持久的性能改善的研究报道很少。 本文提出一种在大分子长链引入反应活性位点氨基的方法，通过选择不同的化学物质与氨基反应，从而达到特定的目的。由此方法制备的改性聚酯材料，其亲水性能较传统聚酯材料有所改善且具有持久性，并且聚酯和氨基酸与人体接触均无刺激毒害作用，安全性可以得到保障，可以应用于疝气补片等生物医学领域。 1 试验部分 1.1 试剂材料
PBS制备技术及其应用研究 1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）综述 1.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）定义 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作为一种新型塑料材料，结构是丁二酸与丁二醇经常复分解反应后形成的酯，分子式为：HO-[CO-（CH2）2-CO-O-（CH2）4-O]n-H，具有生物降解性优异、用途广泛等特点，常用于塑料包装、食用餐具、农用薄膜、医用高分子材料等领域。与其他降解型塑料相比，PBS的成本低、性能良好，能非常好地与其他不同材料进行有效聚合，因此其工业应用前景非常广阔，具有很好的市场与经济价值。 研究表明，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以二元酸以及二元醇等化学物质为主要原料，通过一系列化学反应而合成。经过多年的科学实验与工业声场，PBS的加工性能已经比较成熟，可在绝大多数塑料设备上开展任何形式、任何类型加工。此外，PBS也可以与碳酸钙、淀粉等廉价填料共混，以此来以降低生产质保成本。 1.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能 研究表明，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）塑料除了具有普通塑料的性能外，同时还具有透明性好、光泽度强以及印刷性能好等多种特点，是目前被公认为最有前景的绿色环保型高分子材料。具体来说，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能主要表现在以下四个方面： 1.2.1 良好的加工性。工业研究与应用显示，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有良好的加工性能，加工温度比较高，一般在150℃～200℃之间。可在多种常用的塑料加工设备上开展注塑、挤出以及吹塑等各类成型加工，是学术界与工业加工行业公认的加工性能最好的材料。此外，该型材料还可以与碳酸钙、淀粉等其他物质进行混合，降低生产、使用成本。 1.2.2 良好的耐热性。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的耐热性也非常优异，多年的实验与工业研究表明，聚丁二酸丁二醇酯在各类塑料中的耐热性能最出色，能非常
多针头静电纺聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的研究 张泽茹;刘延波;马营;陈威亚 【摘要】In order to research the multi-needle electrospinning behavior of PBS, comsole is employed to simulate the electric intensity of the massive multi-needle electrospinning.The field intensity and distribution of the electric field is simulated.PBS is electrospun to produce ultra-fine nonwovens using typical multi-needle electrospinning, and the effect of electric field on the electrospinning process and morphology of fiber are investigated.The results demonstrate that the field intensity distribution of the needles arrayed in the linear is uneven, mutual repulsion of electrospun jets is clear, electrospun fibers are not uniform in diameter, in which the diameter of some fibers are more fine than the others; on the other hand, the spinning process is stability in the circular needles, the influence of mutual electric interaction on jet path is not obvious, so the fiber diameter is much more thick but uniform.%为了研究多针头静电纺PBS 的状况,利用comsole有限元软件对规模化6针头高压静电纺丝机的工作场强进行3D建模与仿真,模拟静电纺过程中场强的大小及其分布形式,并对模拟结果进行分析；通过静电纺PBS实验来研究场强分布及其大小对纺丝过程及纤维形态的影响.结果表明:线形排列的针的针头受到的场强不匀,射流间的排斥明显,纺的纤维粗细不匀,有微细纤维出现；圆形排列的针纺丝稳定,排斥不明显,所得纤维粗细比较均匀,直径较粗. 【期刊名称】《天津工业大学学报》
开环法聚丁二酸丁二醇酯酯化过程动力学研究 李铮 【摘要】以丁二酸酐与丁二醇为原料,采用开环法合成了可完全生物降解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)树脂.根据实验及相关文献数据建立了开环法制备PBS的酯化动力学模型,并得到了相关的模型参数,为今后工业连续化生产奠定基础. 【期刊名称】《上海化工》 【年(卷),期】2017(042)007 【总页数】5页(P20-24) 【关键词】生物降解塑料;PBS;开环聚合;反应动力学 【作者】李铮 【作者单位】上海华谊集团技术研究院上海煤基多联产工程技术研究中心上海200241 【正文语种】中文 【中图分类】TQ323.4+3 中国分类号 TQ323.4+3 高分子材料的应用极大地方便了人们的生活，但部分产品回收困难且无法降解，导致使用后的废弃物越来越多，造成了日益严重的环境问题[1-2]。因此，近年来开发合成新型完全生物降解高分子材料引起了越来越多科研人员的重视，其中，一种以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料缩聚而成的新型脂肪族聚酯——聚丁二酸丁二醇酯（PBS）因其优异的综合性能而受到了广泛的研究与应用[3-5]。与传统的
生物降解聚酯材料相比，PBS树脂的力学性能优异，且熔点相对较高，改性后的 使用温度可超过100℃[6-7]，在餐具、包装、一次性医疗用品及农用薄膜等领域 有着广泛的应用，符合环境保护与可持续发展战略的要求。 上海华谊集团技术研究院自主开发了通过顺酐加氢制备丁二酸酐（SA）的技术， 且该技术所用加氢催化剂的活性较高。国内顺酐产能过剩，价格低廉且来源广泛，因此加氢制备的丁二酸酐原料成本较低，甚至低于通过直接酯化法所得丁二酸原料的成本，使得开环法制备PBS成为极具竞争力的工艺路线（具体见图1），同时，该路线具有很好的社会意义和经济效益。 目前关于开环法制备PBS的研究报道，主要集中在其合成配方、工艺以及产品热 性能、力学性能研究等方面，而其反应动力学和模型化方面的研究则较少。因此，本文主要对开环法PBS酯化过程的反应动力学及其模型化进行了研究，并得到相 关的模型参数，为今后工业连续化生产奠定基础。 1.1 主要原料 丁二酸酐：工业级，纯度≥99%，帝斯曼（中国）有限公司；1,4－丁二醇（BDO）：分析纯（≥99%），国药集团化学试剂有限公司。 1.2 主要仪器与设备 ReactIRTM4000型在线反应红外分析系统，瑞士梅特勒-托利多公司。 1.3 合成方法 采用20 L聚酯间歇反应成套装置进行PBS聚合反应研究。向反应釜中加入一定比例的BDO和SA及适量的催化剂。首先进行气体置换，保证反应在氮气氛围中和 常压下进行，使反应温度逐步上升，在140～200℃进行酯化反应，反应时间为1.0～2.0 h。当反应馏出液不再增加时，停止酯化反应。缩聚反应在同一反应釜中进行，使体系的压力缓慢降低到-90 kPa（表压）左右，反应30～50 min；然后 将反应温度逐渐升高至240℃，体系的绝对压力缓慢降低到150 Pa（绝压）左右，