[发明专利]一种聚乳酸基立构复合交联共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明聚乳酸制备技术领域，具体属于涉及一种聚乳酸基立构复合交联共聚物及其制备方法。

背景技术

聚乳酸（PLA）是一种具有良好的生物相容性和生物降解性能的高分子材料，属于热塑性的脂肪族聚酯。PLA是以生物质资源为原料的生物高分子，摆脱了对石油资源的依赖；其生产制造过程造成的环境负载小；具有无毒、可降解、能再生、可堆肥等一系列优点，符合环保和可持续发展的要求，因而越来越受到科研工作者的关注。

室温下PLA呈玻璃态，在生物降解高分子中刚性最高，但是其耐热性和韧性差，热变形温度（0.45MPA载荷下）仅为55℃，Izop缺口冲击强度为2～3KJ/m²，因而限制了其作为通用塑料的应用。为了改善聚乳酸的脆性和耐热性，许多研究者采用了共混的方法对其进行改性，但是得到的产品往往综合性能不佳。

专利CN101392093A公开了一种高韧性聚乳酸基复合材料及其制备方法。该方法是将聚乳酸与弹性体增韧剂机械共混后熔融挤出加工。改性后的PLA不但失去了宝贵的降解性与透明性，热性能也没有任何提升。

专利CN101962468A公开了一种高强度高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法。该方法采用无机/天然纤维增强聚乳酸，但是由于两相的不相容结构，导致共混后韧性大大下降。

立构复合聚合物是由含有化学组成相同、立体构型不同链段的两种组份混合、不同构型链段间形成立构复合结构，得到与非复合链段材料不同物理性能材料。乳酸存在左旋(L)和右旋(D)两种对映异构体。聚左旋乳酸(PLLA)和聚右旋乳酸(PDLA)可形成的聚乳酸立构复合物，其熔点比各自均聚物的熔点高出50oC(Macromolecules,20(1987):904-906)。该结构可有效地提高聚乳酸材料的耐热性。在晶体结构中，PLLA和PDLA的晶体为α晶型,其分子链通过103螺旋堆积形成一种准正交晶系(a=1.06nm，b=0.61nm，c=2.88nm，α=β=γ=90^o)。而聚乳酸立构复合晶体则为β晶型(a=b=0.916nm,　c=0.870nm, α=β=109.2^o, γ=109.8^o)。在这种31螺旋构成的β堆积中，左旋和右旋的分子链间隔排列形成互补的结构，使得链堆积更加紧密，这种紧密的堆积使得分子间的范德华力更加强烈，从而提高了聚乳酸立构复合物的熔点(Macromolecules,29(1996):191–197)。通常采用共混法制备聚乳酸立构复合物。由于在结晶相中包含PLA均聚物晶体，使得材料热性能的提高有限(Macromolecules,24(1991):5657–5662)。由嵌段共聚法制备理想结构的PLLA-PDLA嵌段共聚物，可以避免上述采用PLLA或PDLA均聚物进行物理混合，易发生PLLA和PDLA链段微相分离和生成立构复合链段数量低等问题。目前，嵌段共聚法主要分为三种：逐步开环聚合法、立构选择开环聚合法和固相聚合法。事实上，由于聚乳酸分子链末端羟基的活性远远低于体系中残存的痕量水，导致聚合时水会优先引发丙交酯开环形成直链的聚乳酸均聚物；另一方面，聚乳酸分子链末端羟基的低活性也使得制备高分子量的嵌段共聚物困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的聚乳酸立构复合材料的制备方法会破坏聚乳酸所具有的良好降解性、韧性以及热性能等缺陷，提供一种聚乳酸基立构复合交联共聚物及其制备方法。

本发明提供的聚乳酸基立构复合交联共聚物，是一种多支化聚醚-D(L)-聚乳酸-L(D)-聚乳酸共聚物，由3个以上（包括3个）以式1或式2表示的分子链构成，所述分子链的数量等于多支化聚醚中支化链的数量：

式1                                                                                   式2

                   

式3                                                 式4