[发明专利]聚亚烷基二醇聚乳酸共聚物及制备方法和含有该共聚物的组合物和薄膜

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种聚亚烷基二醇聚乳酸共聚物及其制备方法，以及含有该共聚物和聚乳酸的组合物，和由该组合物制成的薄膜。

背景技术

塑料以其质轻、强度高、耐久性好、着色及成型加工容易等有点而被广泛使用。但是由于塑料的耐久性好也导致了塑料废弃物对环境造成的危害，传统塑料废弃物无法在自然环境中分解，从而使江河、海洋、土壤受到严重损害，并逐渐成为严重的社会问题。为此，对利用水中或土中的微生物可以分解、由自然界中可循环的物质组成、不会对环境造成污染的可生物降解材料的研究日渐成为关注的重点。

聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。然而，聚乳酸因其制品的力学性能不强，导致产品易碎、易断。为了解决这个问题，具有柔软性质的高分子材料被用来与聚乳酸共混或共聚。

美国专利US20080281018公开了一种聚乳酸与脂肪族二酸脂肪族二醇芳香族二酸共聚物制成的共混物，其通过环氧化合物作为交联剂提高聚乳酸与脂肪族二酸脂肪族二醇芳香族二酸共聚物的相容性，从而提高其力学性能，但其组合物制成的产品柔软性、拉伸性能、抗撕裂性能较差，且透明度低。

Polymer，Vol.35，2233（1994）公开了一种聚羟基羧酸与聚己内酯共混的技术，但由于其分子尺度的相容性差，聚己内酯的含量增加虽能使材料变得柔软，但耐热性会明显下降，且机械性能不佳。

中国专利CN101955639A公开了一种将聚乳酸与低分子增塑剂共混从而提高聚乳酸柔韧性的技术，但由于低分子增塑剂极容易从聚乳酸中析出，导致材料无法长时间储存、运输，更无法长时间应用。

中国专利CN101353420A公开了一种聚乳酸与聚乙二醇在特定溶剂中采用高压反应装置进行共聚的制备方法，共聚物可以具有9-13万的粘均分子量，并具有相应的柔软性。但由于其采用丙酮、氯仿的有机溶剂，对环境造成污染，另外采用高压超临界的方式进行聚合，安全性非常低。就聚合物本身而言，分子量尚不能达到满足日常使用的力学要求的标准。

日本专利JPA2007211197公开了一种聚乳酸与聚乙二醇的共聚物，作为增塑剂与聚乳酸共同使用，从而提高聚乳酸的柔韧性。但该共聚物的制造方法中，聚合温度无法提高，无法使聚合反应达到较高的效率，在较高温度下，生成物会变色发黄，甚至成为褐色，从而影响产品的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种聚亚烷基二醇聚乳酸共聚物，当使用含有该共聚物的增塑剂时，其与聚乳酸具有良好相容性、不易从聚乳酸中析出，该增塑剂在高温下不易发生变色，产品外观维持良好，并且可以提高生产时的反应温度，从而增加反应速度，降低生产成本。

本发明是通过以下方案实现的：

一种聚亚烷基二醇聚乳酸共聚物，含有以下成分：

A：相对共聚物质量6-300ppm的碱金属元素；

B：相对共聚物质量10-2000ppm的重金属元素；

C：相对共聚物质量10-3000ppm的磷元素。

在聚亚烷基二醇合成过程中，通常会添加相对于聚亚烷基二醇质量10ppm以上的碱金属元素，为了得到更高分子量的聚亚烷基二醇，优选相对于聚亚烷基二醇质量100ppm以上。但是，以聚亚烷基二醇为原料，合成共聚物的过程中，大量的碱金属元素存在下，共聚物会在高温时颜色变黄，甚至变为褐色，从而制约了共聚酯合成温度的提高。因此，碱金属元素的含量应低于相对于聚亚烷基二醇质量500ppm。为进一步提高反应温度，加快反应速度，碱金属元素的含量优选低于相对于聚亚烷基二醇质量300ppm。以相对于聚亚烷基二醇碱金属含量为10-500ppm的聚亚烷基二醇合成的共聚物中，碱金属含量为相对于共聚物质量6ppm-300ppm。

本发明的聚亚烷基二醇聚乳酸共聚物的制备过程中，使用含重金属元素的化合物作为催化剂。重金属元素的含量为相对于共聚物质量10-2000ppm。为使共聚物具有更好的颜色，优选重金属元素含量为相对于共聚物质量50-1000ppm。重金属元素含量低于相对于共聚物质量10ppm时，聚乳酸链段的聚合度不足，高于相对于共聚物质量2000ppm时，由于本反应是可逆反应，在聚合的同时，分解反应也会加快，共聚物再次熔融时分解产生丙交酯，耐水解性能也会下降。