[发明专利]高立构化率聚乳酸立构复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸立构复合物及其制备方法。

背景技术

聚乳酸材料不存在石油基材料的不可再生和不可降解的问题，有望在很多领域取代传统的非可再生石油基高分子材料(如聚丙烯，聚酰胺，聚酯)。聚乳酸以天然可再生资源(如玉米、小麦)为原料，经发酵、聚合而得，不需使用石油资源，废弃时可以完全降解成二氧化碳和水，不会造成环境污染。基于聚乳酸以上的优点，聚乳酸有着广阔的应用前景。

但是，聚乳酸较低的软化温度和易水解性限制了其大规模的产业化应用。比如聚乳酸不能用于制备有耐热性要求的饭盒、杯子等包装容器，也无法作为工程塑料在汽车、电子电器零部件等方面应用。高温易水解性限制了聚乳酸纤维在纺织工业上的应用。由于聚乳酸纤维容易水解，在较高温度染色时剧烈水解，纤维力学性能受损严重，所以聚乳酸纤维只能采用较低的温度染色，导致染料的上染率低，织物只能获得较浅的颜色。

Ikada等在文献Macromolecules1987,20:904-906中首次报道了通过左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)的共混可以形成立构结晶，该立构复合物熔点比普通聚乳酸高30～60℃。因此很多研究者想通过形成聚乳酸立构结晶来改善聚乳酸的性能。

目前公开的大多数聚乳酸立构纺丝方法，需要使用成核剂。公开号CN101805941A报道了一种利用PLLA和PDLA共混熔融纺丝制备高熔点聚乳酸纤维的方法。该方法加入了0.01wt％～5wt％的成核剂，所制备聚乳酸纤维熔点为209℃；CN102409432A公开了一种以烷基脂肪族盐作为成核剂，进行PLLA、PDLA共混熔融纺丝制备高耐热聚乳酸纤维的方法。该纤维熔融温度在190℃以上，且在170℃具有耐熨烫性；CN101528994A公开了一种以磷酸酯金属盐作为成核剂，进行PLLA、PDLA共混熔融纺丝制备聚乳酸纤维的方法，该纤维的耐热性和耐热收缩性优良。然而，成核剂的加入在促进立构形成，改善材料耐热性的同时往往会降低材料的力学性能。CN1400343A报道了一种PLLA和PDLA共混立构纤维，该纤维在90℃以下的强度为0.8cN/dtex。但该纤维的制备需要很高的纺丝速度，以及复杂的热牵伸条件。上述方法由于工艺的复杂性或者对设备的高要求，都难以进行工业化推广。

立构化率越高，聚乳酸立构复合物的耐热性和耐水解性越好。PLLA和PDLA混合时很容易形成立构结晶，同时也会形成均相结晶。因此，简单的混合很难达到100％的立构化率。因此，开发一种高效简便容易大规模推广的高立构化率(立构化率指立构结晶占总结晶的比例)的聚乳酸立构复合物的制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种高立构化率聚乳酸立构复合物及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足人们的需要。

所述的高立构化率聚乳酸立构复合物，为左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)的共混物，用差示扫描量热仪进行测定时，具有单一的熔融峰，且该熔融峰温度为200℃以上，优选的，用差示扫描量热仪进行测定时，具有单一的熔融峰，且该熔融峰温度为218～228℃；用XRD测定只有立构结晶的衍射峰(2θ＝12°、21°、24°)，无均相结晶的衍射峰(2θ＝16°)；结晶度为30～60％，优选结晶度为48～53％；

软化温度为125～165℃，优选149～153℃；熔点为200～240℃，优选为218～224℃；

在130℃，pH5的溶液中水解1h后，拉伸强度保持率为65％～95％，优选的为87％～92％；

优选的，所述的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)的重量比为10:90～90:10；

优选的，所述的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)的重均分子量为5万～35万。

优选的，所述的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)的重均分子量比为1：6到6：1；

术语“重均分子量之比”指PLLA与PDLA的分子量大小之比，如PLLA为30万，PDLA为10万，重均分子量之比为3:1；

所述的高立构化率聚乳酸立构复合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)预立构：将所述的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)熔融，然后通过降温获得固态的聚乳酸预立构物；

熔融共混时，条件为温度170～250℃，然后降温至20～120℃，优选20～30℃，降温速率1～20℃/min；

所述固态聚乳酸预立构物可以是塑料、薄膜、纤维或者以PLA为基体或增强体的复合材料；