連續制備可生物降解的脂肪族聚酯的方法
【技術領域】
[0001] 本發明的構思涉及連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方法,且更特別地,涉及 通過使用脂肪族二羧酸和脂肪族二羥基化合物連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方法。
【背景技術】
[0002] 由于常規的非降解塑料,如尼龍、聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚乙烯,被認為 環境污染的主要原因,出于環保的目的等,可生物降解的聚酯成為公眾注意的中心。可以通 過分批生產方法或者連續生產方法來制備可生物降解的聚酯。
[0003] 在分批制備方法中,需要在高溫下的相對長的停留時間以達到所期望聚酯的固有 粘度和分子量;即使是在反應器中也可能發生部分非均相反應;并且在反應完成之后的排 出過程的初期、中期和后期階段,聚酯的性質可能不同。就這一點而言,當可生物降解的聚 酯在高溫下停留很長一段時間時,該可生物降解的聚酯可能因熱而水解,這可能會影響到 可生物降解的聚酯的機械強度和抗水解性并且由于部分非均相反應和不同的排出時間這 可能導致質量差異。
[0004] 在另一方面,可生物降解的聚酯的連續生產具有以下優點:抑制在分批生產方法 中發生的由熱導致的可生物降解的聚酯的水解,大量生產可生物降解的聚酯,以及連續地 獲得具有均一質量的產品。
[0005] 當制備可生物降解的聚酯時,如1,4- 丁二醇的二醇通常用作脂肪族二羥基化合 物。
[0006] 然而,由于1,4- 丁二醇在反應過程中變成四氫呋喃并且往往在制造裝置的真空 管線中造成問題,以及由于還需要過量的1,4- 丁二醇,因此,存在改進目前的1,4- 丁二醇 的使用的許多余地。
【發明內容】
[0007] 技術問題
[0008] 本發明的構思提供連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方法。
[0009] 技術方案
[0010] 根據本發明構思的一個方面,提供了一種連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方 法,所述方法包括:
[0011] 在185 °C或者更低的溫度下實施含脂肪族二羥基化合物和脂肪族二羧酸的混合物 的酯化反應以獲得酯;
[0012] 連續地實施所述酯的第一縮聚反應以獲得預聚合物;和
[0013] 連續地實施所述預聚合物的縮聚反應。
[0014] 有益效果
[0015] 當使用連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方法時,減少了由原料脂肪族二羥基 化合物產生的副產物的量,從而減少了所使用的脂肪族二羥基化合物的量。因此,降低了可 生物降解的脂肪族聚酯的制造成本。
[0016] 最佳方式
[0017] 提供了一種連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方法,所述方法包括在185°C或 者更低的溫度下連續實施含脂肪族二羥基化合物和脂肪族二羧酸的混合物的酯化反應以 獲得酯,連續地實施所述酯的第一縮聚反應以獲得預聚合物,和連續地實施所述預聚合物 的縮聚反應。
[0018] 如上所述,所述脂肪族二羥基化合物與所述脂肪族二羧酸的酯化反應在185°C 或更低的溫度下進行以有效地抑制副反應,在該副反應中,原料脂肪族二羥基化合物,如 1,4- 丁二醇,轉化成四氫呋喃(THF)。
[0019] 在約190°C或更高的溫度下在酸性條件中1,4- 丁二醇最顯著地轉化成THF。將酯 化反應的反應溫度調節到185°C或更低以抑制和最小化1,4- 丁二醇向THF的轉化。因此, 相比于傳統方法,制備可生物降解的脂肪族聚酯所需的1,4-丁二醇的量顯著降低。此外, 連續生產可生物降解的脂肪族聚酯的方法就環保而言由于抑制了如THF的副產物的產生, 且該方法減少了副產物導致的真空管線中的問題從而改進了可使用性,因此是所期望的。
[0020] 酯化反應的溫度是約160至約185°C,更特別地是約160°C、175°C或者180°C。
[0021] 所述脂肪族二羥基化合物的實例可包括C2-C3tl鏈烷二醇,更具體地是乙二醇、 1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2- 丁二醇、1,4- 丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2, 4-二甲 基_2-乙基-1,3-己-醇、2, 2- -甲基_1,3-丙-醇、2-乙基丁基-1,3 -丙-醇、2-乙 基-2-異丁基-1,3-丙二醇、2, 2, 4-三甲基-1,6-己二醇或它們的混合物。
[0022] 所述脂肪族二羧酸可以是具有2至30個碳原子的線性或支化的脂肪族酸或者它 們的衍生物,優選4至14個碳原子。
[0023] 具有7至30個碳原子的脂環族二羧酸可以用作所述脂肪族二羧酸。
[0024] 所述脂肪族二羧酸的具體實例可以包括丙二酸、琥珀酸、戊二酸、2-甲基戊二酸、 3-甲基戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、^^一烷二酸、十二烷二酸、十三烷 二酸、十四烷二酸、富馬酸、2, 2-二甲基戊二酸、馬來酸、衣康酸、2-5-降冰片烷二羧酸或它 們的混合物。
[0025] 所述脂肪族二羧酸化合物和所述脂肪族二羧酸均可以與兩種或者更多種的不同 類型的上述化合物一起使用。當使用所述兩種或者更多種不同類型的化合物時,作為終產 物獲得的可生物降解的脂肪族聚酯可以是具有兩種或者更多種類型的不同重復單元的共 聚物。
[0026] 所述共聚物可以是交替共聚物、無規共聚物或嵌段共聚物。
[0027] 在酯化反應中,所使用的脂肪族二羥基化合物的量基于1摩爾的脂肪族二羧酸是 約I. 1摩爾至約1. 5摩爾。因此,即使當與其中所使用的脂肪族二羥基化合物的量基于1 摩爾的脂肪族二羧酸為2摩爾或更高的傳統方法相比只使用少量的脂肪族二羥基化合物, 酯的產量也是極好的。
[0028] 如本文所用,術語"酯化反應"除了脂肪族二羥基化合物和脂肪族二羧酸之間的酯 化反應還包括轉酯化反應。
[0029] 含脂肪族二羥基化合物和脂肪族二羧酸的混合物中可以進一步包括選自由催化 劑、熱穩定劑、支化劑、顏色穩定劑和顏色控制劑組成的組中的至少一種。
[0030] 催化劑可以是含有金屬的化合物,包括選自由鋰、鎂、鈣、鋇、鈰、鈦、鋯、鉿、釩、錳、 鐵、鈷、銥、鎳、鋅和錫組成的組中的至少一種。
[0031] 含有金屬的化合物可以是例如金屬有機酸鹽、金屬醇鹽