[发明专利]软质聚氯乙烯及用于软质聚氯乙烯的星状嵌段大分子绿色增塑剂

说明书

本发明公开了一种软质聚氯乙烯及用于软质聚氯乙烯的星状嵌段大分子绿色增塑剂，具有一个至少三官能团的内核、至少三条由生物相容性好、可降解的聚环己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)构成的嵌段大分子臂，其中具有较高玻璃化转变温度的PLA硬嵌段分布在内部，与内核直接相连，具有较低玻璃化转变温度的PCL软嵌段分布在星状大分子的外部。这种大分子绿色增塑剂可与PVC按不同比例均匀混合。与商品化的邻苯二甲酸二异辛酯增塑的PVC制品相比，这种大分子绿色增塑剂增塑的PVC制品在保持优良的断裂伸长率情况下，具有更高的韧性，其增塑剂具有更高的耐迁移性，从而更安全、更环保，更适合在生物医学领域中应用。

技术领域

本发明涉及树脂增塑领域，具体的说，涉及一种软质聚氯乙烯及用于软质聚氯乙烯的星状嵌段大分子绿色增塑剂。

背景技术

PVC是一种广泛使用的热塑性聚合物，由于其优异的物理性能、良好耐化学性和低成本，在世界塑料市场上的产量仅次于聚乙烯和聚丙烯。由于PVC本身是脆性的，对光和热的稳定性差，为了提高其加工性，大量的增塑剂被掺入PVC中。增塑剂的加入提高了PVC的挤出性，降低了熔体粘度，降低了弹性模量，并提供了耐久性和柔韧性，这促进了PVC在食品包装、玩具、地板、壁纸、管道、软管、电缆和医疗器械等多种领域中的应用。

目前，市场上最常用的增塑剂是邻苯二甲酸酯类，占整个增塑剂行业的80％以上。因为低廉的价格和良好的机械性能，邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的用量约占邻苯二甲酸酯增塑剂的60％。但许多研究表明，邻苯二甲酸酯类增塑剂易从PVC基质迁移到与其接触的其它介质中，迁移的邻苯二甲酸酯类增塑剂可以作为内分泌干扰物，毒害肝脏、心脏、肾脏、肺、睾丸和其他器官。自20世纪40年代以来，其在生物医学领域中应用时，一直有很多争议。

在众多不含邻苯二甲酸盐的环保型绿色增塑剂中，大分子增塑剂通常优于小分子类似物，这是因为大分子迁移率较低。此外，PVC与大分子增塑剂之间的多位点协同作用可以克服浸出问题，保持长期的力学性能稳定。具有优良的生物相容性和降解性的聚环己内酯(PCL)是非常令人瞩目的PVC“绿色”增塑剂品种之一。在大分子领域，合理设计大分子材料的拓扑结构对实现它们的最佳性能非常重要。在这方面，支链结构的PCL增塑剂比线形结构的PCL增塑剂能更有效地提高PVC体系的流动性，这是因为其具有大量的链端基、高的自由体积和流动性。例如，Kwak等人在ACS Sustainable Chem.Eng.杂志2018年,6卷,9006-9017页中报道环己内酯(CL)与缩水甘油一锅共聚得到的高度支化共聚物，可以使PVC(增塑剂与PVC质量比为60％)具有高延展性(310％～390％)和良好的抗拉强度(12～16MPa)。Kwak等人在ACS Appl.Mater.Interfaces杂志2014年,6卷,11118-11128页中报道双季戊四醇引发形成的星状PCL能显著提高PVC体系的延展性(高达380％)。目前，虽然有许多关于通过PCL基增塑剂获得高延展性PVC弹性体的报道，但它们的高延展性(约350％)总是以显著降低抗拉强度(通常小于原来抗拉强度的50％)的代价获得。因此，怎样使PVC体系具有更好的延展性、更少的抗拉强度损失，从而实现更高的韧性，仍然是一个很大的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种软质聚氯乙烯及用于软质聚氯乙烯的星状嵌段大分子绿色增塑剂，克服现有PVC增塑体系的不足，增塑剂可以很好地与PVC按不同比例均匀混合，从而增塑PVC，使其具有优良的延展性，表现为高的断裂伸长率。其增塑PVC后的制品不仅具有优良的延展性，而且与商品化的DEHP增塑的PVC制品相比，具有更高的韧性、更高的耐迁移性，从而更安全、更环保，更适合在生物医学领域中应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于软质聚氯乙烯的星状嵌段大分子绿色增塑剂，用式(I)所示：

星状嵌段大分子绿色增塑剂(Ⅰ)的结构由三个部分构成：一是通过多官能团与星状大分子臂相连的内核；二是与内核直接相连的聚乳酸PLA嵌段内臂；三是与PLA嵌段相连的聚环己内酯PCL嵌段外臂。