[发明专利]一种乳酸聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳酸聚合物及其制备方法。 

背景技术

聚乳酸（PLA）是一种生物可降解材料，其原料乳酸可由玉米淀粉等制得，分解后变成二氧化碳和水，符合环保低碳的要求，因此得到业界的广泛重视和深入的研究。聚乳酸玻璃化温度约在60℃左右，熔点在170℃左右，性能可与PET，PS等材料相比，可以用于挤出、注射、吹塑成型，也可以与其他材料共混或者共聚。以聚乳酸为原料得到的制品，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，以及很好的生物降解性，并且在可降解热塑性高分子材料中PLA具有最好的抗热性。因此，作为生物可降解材料，聚乳酸具有良好的应用前景。 

常规的聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。 

乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合，是最早也是最简单的方法。该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且乳酸直接缩聚反应在高于180℃的条件下进行，得到的聚合物极易氧化着色，应用受到一定的限制。 

丙交酯开环聚合生产方法可以生产高分子量的聚乳酸，通常的制备方法包括：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要 求。丙交酯开环聚合以Naturework公司为代表，可以生产高分子量的聚乳酸材料。但该方法制备得到的聚乳酸为线性结构，众所周知的是，线性的聚乳酸不能形成有效的链缠结。此外，线性的PLA聚合物因强度不佳、耐热性差、70℃左右就产生性能的突变、材料变软、熔点强度低和加工性能差等原因不能完全替代传统的塑料要求。文献报道聚乳酸的临界缠结分子量为16000。因此合成聚合物的支链分子量至少要超过20000才能有效地改善加工性能。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中线性乳酸聚合物分子量偏低，加工性能较差的缺点，提供一种乳酸聚合物及其制备方法。 

本发明提供一种乳酸聚合物的制备方法，该方法包括以下步骤： 

（1）在开环聚合条件下，在惰性气体存在下，将含丙交酯的单体组分与开环聚合催化剂和开环聚合引发剂接触，得到丙交酯聚合物，其中，所述开环聚合引发剂为含有一个双键的不饱和一元醇和/或含有一个双键的环氧类化合物； 

（2）在自由基聚合条件下，将步骤（1）得到的丙交酯聚合物与自由基聚合引发剂接触反应，得到乳酸聚合物。 

本发明还提供了一种上述方法制备的乳酸聚合物。 

本发明的发明人发现，本发明提供的乳酸聚合物的制备方法先将丙交酯进行开环聚合物，在开环催化剂的存在下，由不饱和一元醇和/或含双键的环氧类化合物开环聚合引发丙交酯的开环聚合物，得到端基为双键的丙交酯聚合物上，在此基础上，加入自由基聚合引发剂引发自由基聚合，即，巧妙地将开环聚合反应和自由基聚合反应相结合，完成了对所述丙交酯聚合物的改性，由于采用本发明的方法得到的乳酸聚合物具有多个支链，得到的乳酸聚 合物分子链增长、分子量大。同时，由于丙交酯聚合物形成的微核中端基双键经过交联后，更加稳定，在后加工中不易发生分子量变化。且该方法与其他扩链方法，如异氰酸酯等方法相比更加容易控制。 

具体实施方式

根据本发明的支化乳酸聚合物的制备方法，该方法包括以下步骤： 

（（1）在开环聚合条件下，在惰性气体存在下，将含丙交酯的单体组分与开环聚合催化剂和开环聚合引发剂接触，得到丙交酯聚合物，其中，所述开环聚合引发剂为含有一个双键的不饱和一元醇和/或含有一个双键的环氧类化合物； 

（2）在自由基聚合条件下，将步骤（1）得到丙交酯聚合物与自由基聚合引发剂接触反应，得到乳酸聚合物。 

根据本发明，为了获得具有良好的加工性能的乳酸聚合物，主要是通过在丙交酯聚合物的基础上进行支化改性来实现乳酸聚合物的分子量增大。由于只要在丙交酯的基础上，通过在丙交酯的开环聚合在丙交酯聚合物引入含双键的端基，在此基础上再进行自由基聚合就会实现发明目的，因此，本发明对开环聚合的条件没有特别要求，优选地，所述开环聚合反应条件包括温度为130-220℃、压力为0-0.4MPa、时间为0.5-12小时；优选地，所述温度为170-200℃、压力为0.07-0.1MPa、时间为0.5-4小时。