[发明专利]一种耐水解聚乳酸复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸复合材料，尤其涉及一种添加脂肪酸金属盐具有耐水解特性的聚乳酸复合材料；属于生物材料技术领域。

背景技术

聚乳酸(PLA)作为完全可降解的高分子材料被称为“绿色塑料”，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境。聚乳酸有良好的机械性能及物理性能，适用于吹塑、注塑等各种加工方法，制成纤维、膜、块、板等用于加工成从工业到民用的各种塑料制品、食品包装、快餐饭盒、无纺布、农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地面垫等等，市场前景十分看好。

聚乳酸作为降解塑料，作为前景无限光明的通用塑料，在日常使用中的降解成为人们关心的问题，特别是在高温高湿条件下降解率快的问题，影响着聚乳酸塑料在很多方面的应用。如何降低聚乳酸塑料的降解速率，延长聚乳酸塑料的使用寿命，成为亟待解决的问题。

聚乳酸树脂在空气中的降解主要是吸湿后的水解，吸湿速度快，平衡吸湿量高，为聚乳酸树脂水解创造了条件。工业生产的非医用聚乳酸，不可能使用氯仿溶解，甲醇沉淀这种既昂贵又污染的工艺，所以聚合物本身含有未反应的单体和齐聚物，这些单体和齐聚物比聚乳酸更易吸水，单体吸水后容易水解产生乙酰乳酸，乙酰乳酸和齐聚物的端羧基，使聚乳酸内部pH值降低。水解产物的端羧基量逐渐增加，加速水解降解速度，是进一步水解的催化剂，产生自催化现象。大多数羧酸端基(pKa＝4.5～5)，然而聚乳酸和它的齐聚物的羧酸端基基团的pKa异乎寻常的低(pKa＝1～3)，酸催化水解作用更明显，导致聚乳酸比别的聚酯更易水解降解。现有技术中解决聚乳酸树脂降解速度快目前主要采用结晶和封端的方法。

结晶使得聚乳酸分子排列整齐，提高聚乳酸的抗水解性，但不能彻底改变聚乳酸的抗水解问题。在聚乳酸材料内部，结晶部分水解速率慢，而非晶部分水解速率快，所以结晶度越高，聚乳酸抗水解性能越强。但聚L乳酸和聚D乳酸均聚物属于半结晶聚合物。事实上也很难得到聚乳酸的均聚物，例如常说的聚L乳酸，实际上是有一定量D构型的无规共聚物，D构型含量越高，结晶速率越慢，当D构型超过20％时，聚L乳酸处于无定形态，不能结晶。对聚乳酸树脂而言，结晶度过高，在制品加工时，产生螺杆喂料困难的问题，对聚乳酸制品而言，为实现制品的一些性能，往往要求结晶度低的材料。

现有技术的聚乳酸树脂的封端方法，如中国专利申请(CN101074501A)高温高湿下耐水解性能良好的聚乳酸纤维产品及生产方法，该方法通过加入碳化二亚胺或聚碳化二亚胺改进抗水解性，效果虽然不错，但也有一些重要的缺点，该缺点主要是聚乳酸树脂在注塑加工时，产生刺激性气味，该气味部分由于在加工温度下，挥发性的异氰酸酯的形成引起的。此外通过通常采用加入环氧物的方法，改进了水解稳定性，这种方法虽然可以提高熔体粘度，但是它对于注塑级聚乳酸树脂不太适用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种通过改变聚乳酸材料内部的PH值，提高抗水解能力的新型耐水解聚乳酸复合材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实施的：一种耐水解聚乳酸复合材料，该聚乳酸复合材料基本上由以下重量百分比的成分组成：

聚乳酸材料：90％～99.999％；

脂肪酸金属盐：0.001％～10％。

由于聚乳酸材料本身降解较快，难以适应日常使用，本发明通过在聚乳酸材料中添加脂肪酸金属盐，通过脂肪酸金属盐改变聚乳酸内部的pH值，从而提高了聚乳酸材料在高温高湿条件下的抗水性。本发明的聚乳酸复合材料中，脂肪酸金属盐的添加量相对于聚乳酸复合材料整体重量百分比为0.001％～10％，如果脂肪酸金属盐添加量过多，则pH值太大，碱性过强，反而会加速聚乳酸的水解，如果脂肪酸金属盐添加量太少，对改变聚乳酸内部的pH值作用甚微，抗水解性能较差。

在聚乳酸中添加脂肪酸金属盐的方法可以通过常规方法来进行。例如，将聚乳酸材料和脂肪酸金属盐用各种混合机混合，使用单螺杆或双螺杆挤出机等混炼即可。混炼通常在150～200℃左右的温度下进行。另外，也能够采用生成高浓度含有各种成分的母料、并将脂肪酸金属盐添加至聚乳酸材料中。另外也可以在聚乳酸聚合前混入，或者在聚合中混入，或者在聚合出料时混入，此外，还可以在聚乳酸材料的溶液中加入脂肪酸金属盐。