[发明专利]具有高熔融耐热性的聚乳酸

说明书

技术领域：

本发明涉及聚乳酸的改性及其应用。

背景技术：

聚乳酸(PLA)是利用有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料，由于其原料可来自生物原料，且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，这对保护环境非常有利。因此人们对其研究越来越重视。

但是聚乳酸也有其缺点，其中耐热性差是其应用的一大障碍。近年来人们的研究方向主要在提高聚乳酸的结晶速度、通过交联来提高其熔体强度、共混合金等手段来提高耐热性。如专利CN02813024是加入成核剂提高结晶速度、专利CN03149911是通过添加无机粒子增强、专利CN200710044507.7通过与聚碳酸酯在双螺杆挤出机中在140～190℃下共聚扩链得到达到耐热目的，专利CN200510119118.7通过聚乳酸与耐热性材料如苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯中的一种，高熔体速率高分子材料脂肪族聚酯，如聚己内酯、聚羟基丁酸酯、羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯或聚丙撑碳酸酯中的一种和抗氧剂共混组成耐热共混合金。

本发明则从聚乳酸的热降解原理入手，发现通过聚乳酸端羧基的封锁减少分子链上的活泼氢以及添加抗氧剂来提高聚乳酸的熔融耐热性。

发明内容：

本发明的内容在于提供一种具有高熔融耐热性的聚乳酸，由于其没有扩链效果，因此其可加工性和应用范围将大大增加，尤其在纺丝、薄膜等对杂质要求十分严格的场合。

本发明的技术解决方案是：

一种具有高熔融耐热性的改性聚乳酸，其中包含聚乳酸成分、羧基封端剂成分以及抗氧化剂成分。其中，羧基封端剂的含量为聚乳酸重量成分的0.5％-5％；抗氧化剂的含量为聚乳酸重量成分的0.05-0.1％。

所述的羧基封端剂为碳二亚胺类、环氧类、同时含有C、N、O及-C＝N双键的噁唑类等化合物。所述的羟基封端剂为只含有1个有效官能团的封端剂。其中优选碳二亚胺类化合物，

各种基团和PLA端羧基反应如下：

碳化二亚胺类化合物包括二环己基碳二亚胺、双异丙基碳二亚胺、双甲基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、联苯碳二亚胺、萘基碳二亚胺等。

抗氧剂由位阻酚类抗氧剂、磷酸酯类、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种组成。位阻酚类抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸十八碳醇酯、3，5-二叔丁基-4-羟苯基磷酸二乙酯、1，3，5，三(3，5-二叔丁基，4-羟基苄基)均三嗪，2，4，6-(1H，3H，5H)三酮等。亚磷酸类抗氧剂包括磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、四(2，4-二叔丁基苯基-4，4‘-联苯基)双磷酸酯、亚磷酸(2，5-二叔丁基氢醌)酯等。其中优选四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三苯酯以及他们的复合抗氧剂。

其中所述的熔融耐热性是指聚合物在高温下保持一定时间后其黏度的保持能力。聚乳酸在高温下，高分子链变得活跃，且会发生降解，在一定保温时间下，使得聚乳酸黏度下降很大，加工性受到影响。本发明通过羧基的封端来减少PLA分子中的活泼氢含量同时使用抗氧剂来提高PLA的抗高温降解能力。

本发明的方法和实验步骤是：

聚乳酸需先干燥，把水分控制在100ppm以下，减小聚乳酸在加工过程中的水解等影响。

通过双螺杆挤出机把羧基封端剂和抗氧剂添加入聚乳酸中，实验过程中使用N₂进行保护，挤出温度为170-210℃，然后造粒，即可得到一种具有熔融耐热性的聚乳酸。此聚乳酸可应用于加热过程比较长的场合，如纺丝等。

熔融耐热性的评价方法为：

使用仪器：熔融指数仪(MI)

测试温度：225℃、240℃、255℃

保温时间：3min、30min

计算黏度的保持率：T_30min/T_3min

测试方法：在1110g(荷重+测试杆)一定荷重条件下，下降固定的距离(2.54cm)所测得的时间。测得3min和30min下的时间，通过T_30min/T_3min计算聚乳酸的黏度保持率来评价熔融耐热性。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

具体实施方式：

实施例1：

聚乳酸(Nature Work、6201D、数均分子量10万) 100份

二(2，6-二异丙基苯基)碳化二亚胺            0.5份