[发明专利]一种改性聚乳酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种改性聚乳酸及其制备方法。

背景技术

聚乳酸树脂（PLA）是一种可完全生物降解的新型高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，对人体无毒无害，在体内及自然环境下最终可分解成二氧化碳和水。PLA材料具有良好的力学强度、热塑性、成纤性以及透明性等，适用于多种加工方法，被认为是最理想的石油基塑料的替代材料。PLA来源于可再生的农业资源，是完全可降解的合成生物高分子材料，和其他石油基聚合物生产相比，能够减少温室气体排放。目前，PLA已经实现工业化生产，美国NatureWorks公司在2002年建立了年产14万吨的PLA生产线。国内中国科学院长春应用化学研究所和浙江海正生物材料股份有限公司合作共同建成了年产5000吨PLA示范生产线，并正在筹建万吨级生产线，产品性能已经达到国际先进水平。

PLA的许多性能与聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料相似，但是PLA本身脆性较强、抗冲击性差与断裂伸长率较低的缺点限制了其在通用塑料领域的广泛应用。通常可以和其它柔性高分子材料共混改善PLA材料的韧性，但是PLA与其它绝大多数高分子材料的相容性较差，导致物理共混的条件下对PLA材料的韧性改变有限，常常需要加入外增容剂或采用原位增容技术来提高两者的相容性，从而进一步提高材料的韧性。

聚乙二醇（PEG）对PLA具有良好的增塑效果，能大大提高PLA的韧性，但是低分子量的PEG和其它小分子的增塑剂一样，会缓慢迁移到材料的表面；而较高分子量的PEG由于本身在室温下即可结晶，因此在使用过程中与PLA发生相分离而导致材料的韧性逐渐降低，则聚乙二醇类增塑剂对PLA不能起到长效的增塑效果。低分子量的聚乙二醇可以通过二异氰酸酯进行扩链反应，生成分子量较高的无定形的聚醚氨酯。与对应的聚乙二醇相比，这种聚醚氨酯与PLA的相容性大为降低，同时，在物理共混的条件下，对PLA的增韧效果非常有限。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种长效稳定的改性聚乳酸的制备方法，并且制备的改性聚乳酸具有较高的韧性。

有鉴于此，本发明提供了一种改性聚乳酸的制备方法，包括：将聚氨酯与聚乳酸在180℃～220℃熔融共混，得到改性聚乳酸；所述聚氨酯为聚醚二元醇-丙交酯-二异氰酸酯的三元共聚物。

优选的，所述聚氨酯的重均分子量为10～100kg/mol；所述改性聚乳酸中所述聚氨酯的含量为5wt%～30wt%。

优选的，所述改性聚乳酸中还包括亚磷酸酯类加工稳定剂或环氧类加工稳定剂。

优选的，所述亚磷酸酯类加工稳定剂的含量为所述改性聚乳酸的0～3.0wt%；所述环氧类加工稳定剂的含量为所述改性聚乳酸的0～1.5wt%。

优选的，所述聚醚二元醇为聚乙二醇和聚丙二醇中的一种或两种；所述聚醚二元醇的重均分子量为200～2000g/mol。

优选的，所述聚氨酯的制备方法具体为：

将聚醚二元醇与丙交酯在催化剂的作用下反应，然后加入二异氰酸酯进行扩链反应，得到聚氨酯。

优选的，所述催化剂为辛酸亚锡、苯甲酸亚锡、氯化亚锡或氧化亚锡；所述催化剂的用量为聚氨酯的0.01～0.3wt%。

优选的，所述丙交酯为L-丙交酯、D-丙交酯和meso-丙交酯中的一种或多种；所述丙交酯在所述聚氨酯中的含量大于0且小于等于60wt%。

优选的，所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或对苯二亚甲基二异氰酸酯。

本发明还提供了一种改性聚乳酸，所述改性聚乳酸由聚氨酯与聚乳酸在180℃～220℃熔融共混得到；所述聚氨酯为聚醚二元醇-丙交酯-二异氰酸酯的三元共聚物。

本发明提供了一种改性聚乳酸的制备方法，包括：将聚氨酯与聚乳酸在180℃～220℃熔融共混，得到改性聚乳酸；所述聚氨酯为聚醚二元醇-丙交酯-二异氰酸酯的三元共聚物。本发明采用聚氨酯对聚乳酸进行改性，由于聚氨酯是聚醚二元醇-丙交酯-二异氰酸酯的三元共聚物，其含有聚醚链段与聚乳酸链段，聚醚链段可以改善聚乳酸的柔韧性，聚乳酸链段可以提高与聚乳酸的相容性，使改性后的聚乳酸具有更高的韧性；同时聚氨酯具有较高的分子量，避免了其从聚乳酸基体中迁出的问题，使改性后的聚乳酸具有长效稳定性。另外，本发明以二异氰酸酯为扩链剂制备的聚氨酯具有较高的分子量，使改性后的聚乳酸的强度和模量降低较少，从而保持了足够高的模量与强度。

具体实施方式