酯交换法聚丁二酸丁二酯聚合工艺的研究_吴梓新

第40卷，第8期2012年8月

ENGINEERING PLASTICS APPLICATION

工 程 塑 料 应 用

Vol.40，No.8Aug. 2012

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doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2012.08.010

酯交换法聚丁二酸丁二酯聚合工艺的研究

吴梓新，李铮，陶震，林欧亚

（上海华谊集团技术研究院，上海 200241）

摘要：分别采用直接酯化法和酯交换法，合成具有完全生物降解的聚丁二酸丁二酯（PBS）树脂。从催化剂用量、聚合温度、聚合速率等方面比较了两种聚合工艺的异同，并通过凝胶色谱、红外光谱、核磁共振以及热性能分析了两种PBS树脂的结构与性能。结果表明，两种聚合方法得到的PBS树脂在结构和性能上基本一致，与直接酯化法相比，酯交换法的聚合温度更低，聚合速度更快，同时其PBS树脂的相对分子量更高，颜色也更白，从聚合角度来说，酯交换法具有一定的优势。

关键词：聚丁二酸丁二酯；酯交换法；直接酯化法；1，4-丁二醇钛

中图分类号：TQ323.41 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2012)08-0043-04

Transesteri cation Polymerization Technology of Polybutylene Succinate

Wu Zixin， Li Zheng， Tao Zhen， Lin Ouya

（Technology Research Institute of Shanghai Huayi Group， Shanghai 200241， China）

Abstract：Biodegradable polybutylene succinate (PBS) was synthesized by direct esterification reaction from 1，4-butanediol and succinic acid and transesterification reaction from 1，4-butanediol and dimethyl succinate. The difference and similarities of the two polymerization technologies were compared from the aspects of catalyst content，polymerization temperature and polymerization

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rate. The structures and properties of the two PBS resins were analyzed by GPC，H NMR，FTIR and thermal analysis. The results

indicated that the structures and properties of the two PBS resins were similar. Comparing with the direct esterification reaction，the polymerization temperature of transesterification reaction was lower and the polymerization rate was faster. Meanwhile，the relative molecular weight of PBS resin synthesized by transesterification reaction was higher and the color of the resin was whiter. From polymerization perspective，the transesterification reaction had certain advantages.

Keywords： polybutylene succinate；transesterification；direct esterification；1，4-butanediol titanate

高分子材料的应用极大地方便了人们的日常生活，但其使用后的废弃物无法降解，造成越来越严重的环境问题［1–2］。近年来，开发合成新型完全生物降解材料引起科研人员和产业界人士的极大兴趣。20世纪90年代以来，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——聚丁二酸丁二酯（PBS）完全生物降解材料的研究得到迅速发展［3–7］。与传统的生物降解聚酯材料相比，PBS树脂的力学性能优异，熔点相对较高，改性后的使用温度可超过100℃［8–9］，作为完全生物降解材料，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。

对于PBS，一般采用直接酯化法合成［10］，并且国内外的公司已采用此路线进行了一定规模的工业化生产。笔者重点研究了另一种合成工艺——酯

交换法［11］，即以丁二酸二甲酯（DMS）和1，4–丁二醇（BDO）为主要原料合成PBS树脂，同时在相同催化体系下研究了直接酯化法合成PBS的工艺，系统分析了两种工艺路线合成PBS树脂的性能差异。结果表明，与直接酯化法相比较，酯交换法的预聚、缩聚反应温度相对较低，反应时间较短，有利于PBS树脂收率的提高，PBS树脂的颜色呈乳白色。1　实验部分

1．1　主要原料

DMS、丁二酸（SA）、BDO：工业级，纯度≥99%，国药集团化学试剂有限公司；

对甲苯磺酸（PTSA）、TiCl4、氯仿、丙酮、无水乙醇、甲醇：AR级，纯度≥99%，国药集团化学试剂有限公司。

联系人：吴梓新，博士，高级工程师，主要从事高分子材料研究收稿日期：2012-06-05

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