專利名稱：聚乳酸組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種聚乳酸組合物及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚乳酸也叫做聚丙交酷，是ー種熱塑性線性高分子材料，由于它可以完全降解成ニ氧化碳及水，并且是來自生物基的100%可再生材料，因此目前在國民經(jīng)濟的各領(lǐng)域如薄膜(如食品包裝膜、包裝袋、垃圾袋、地膜等)、纖維及各種注塑制品(如杯子、盤子、刀差等)等開始推廣應(yīng)用，為人類保護環(huán)境，減輕對石油資源的依賴提供一種切實可行的思路。它具有較好的降解性、生物相容性、可加工性及生產(chǎn)過程節(jié)約能源的優(yōu)點，但同時具有脆性，柔韌性較差等缺點，限制了其應(yīng)用范圍(Rahul M. Rasala, AmolV. janorkarc, Douglas E. Hirt, Poly(lactic acid) modifications, Progress in Polymer Science，2010，35，p338 - 356)。近年來，眾多科學家對其性能進行改性，其中主要的方法是采用高分子材料常用的共聚及共混改性，其主要創(chuàng)新是改性劑的篩選及使用，如Grijpma等通過開環(huán)聚合的方法合成了己內(nèi)酯和丙交酯的共聚物及碳酸酯(三亞甲基碳酸酷)和丙交酯共聚制發(fā)現(xiàn)對聚乳酸的柔性有明顯改善(Grijpma et al, Highmolecular weight copolymers of 1-lactide and ε -caprolactone as Diodegradableelastomeric implant materials, Polym. Bull. 1991， 25:327-333;Polymerizationtemperature effects on the properties of 1-lactide and ε -caprolactonecopolymers. Polymj Bull.1991, 25:335-341; Rubber toughening of poly(Iactide)by blending and block copolymerization. Polym. Eng. Sci. 1994，34:1674 - 1684)。在共混改性方面，Yeh等人研究了聚(己ニ酸-對苯ニ甲酸)丁ニ醇酯和聚乳酸共混改性，研究結(jié)果表明可以改善聚乳酸的脆性，增加韌性，提高斷裂伸長率(Yeh et al,Lompatible and Crystallization Properties οι Poly (lactic acid)/PoIy (butyleneadipate-co-terephthalate) Blends. Journal of Applied Polymer Science,2010,116， 680-687; Compatible and Tearing Properties of Poly(lactic acid)/Poly (ethylene glutaric-co-terephthalate) Copolyester Blends. Journal ofPolymer Science: Part B: Polymer Physics, 2010, 48, 913 - 920.)。另外還有許多通過添加有機及無價小分子對聚乳酸改性劑，有機小分子如如檸檬酸三乙酯(TEC)、檸檬酸三丁酯(TBC)、甘油醋酸酯等，無機小分子如納米高嶺土、羥基磷灰石、粘土納米材料等(中國專利CN101338068，CN102134381A，CN102241877A，CN101235194，CN102002223A 等)。上述改性方法及改性劑對增加聚乳酸韌性、降低脆性有一定效果，有的已經(jīng)開始形成商品，但所用改性劑主要來自石油產(chǎn)品，有的價格太高，而且不是生物基來源的綠色改性劑，生物基來源的聚乳酸如果不使用生物基來源的改性劑，推廣聚乳酸制品就失去了意義，同時這些改性劑也沒有完全解決聚乳酸的脆性問題，聚乳酸改性增韌問題仍然是ー個難題，限制其應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種聚乳酸組合物及其制備方法，是聚乳酸與多臂(也叫星狀)聚己內(nèi)酷、聚三亞甲基碳酸酷、聚四亞甲基碳酸酷、聚五亞甲基碳酸酯及聚六亞甲基碳酸酯中的一種單獨或混合使用，通過共混方法進行改性得到聚乳酸組合物。改性后的聚乳酸復合材料可以通過普通高分子材料加工的方法制備膜、纖維及注塑制品及無防布等。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
這種聚乳酸組合物，聚乳酸與多臂聚己內(nèi)酷、聚三亞甲基碳酸酷、聚四亞甲基碳酸酷、聚五亞甲基碳酸酯及聚六亞甲基碳酸酯中的一種單獨或混合使用，通過共混方法改性得聚 乳酸組合物。這種聚乳酸組合物的制備方法，把中心分子及環(huán)狀內(nèi)酯類單體按比例混合，加入催化劑，在100-200度下，進行開環(huán)聚合，聚合時間為1-24小時，聚合設(shè)備為高分子聚合的常用設(shè)備，可以是間歇也可以是連續(xù)設(shè)備，達到需要的聚合度要求后用常規(guī)純化方法去除未反應(yīng)的單體，然后用塑料加工的方法制備成粒料或片材就得到多臂聚乳酸改性劑，把聚乳酸材料與該改性劑按需要比例采用塑料常用共混方法制備成復合粒料或片材就得到聚乳酸組合物，聚乳酸與該改性劑比例根據(jù)對材料柔性的要求可以是重量比95 5-40 :60之間，改性劑分子量一般控制在5-40萬之間。這種聚乳酸組合物的制備方法，把中心分子及環(huán)狀內(nèi)酯類單體按比例混合，加入催化劑，在100-200度下，是在無水無氧條件下(可以是真空下或惰性氣體保護下)進行開環(huán)
摩ム
ロ O這種聚乳酸組合物的制備方法，所述中心分子可以是季戊四醇、雙季戊四醇及三季戊四醇中的一種單獨或幾種混合使用，所述環(huán)狀內(nèi)酯類單體具體是己內(nèi)酷、三亞甲基碳酸酷、四亞甲基碳酸酯、五亞甲基碳酸酯及六亞甲基碳酸酯中的一種單獨或幾種混合使用。這種聚乳酸組合物的制備方法，所述聚乳酸包括聚L-乳酸、聚D-乳酸及聚DL-乳酸。這種聚乳酸組合物的制備方法，所述三亞甲基碳酸酯、四亞甲基碳酸酯、五亞甲基碳酸酯及六亞甲基碳酸酯的化學結(jié)構(gòu)分別如下。
權(quán)利要求
1.ー種聚乳酸組合物，其特征是聚乳酸與多臂聚己內(nèi)酷、聚三亞甲基碳酸酷、聚四亞甲基碳酸酷、聚五亞甲基碳酸酯及聚六亞甲基碳酸酯中的一種單獨或混合使用，通過共混方法改性得到聚乳酸組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸組合物的制備方法，其特征是把中心分子及環(huán)狀內(nèi)酯類單體按比例混合，加入催化劑，在100-200度下，進行開環(huán)聚合，聚合時間為1-24小時，聚合設(shè)備為高分子聚合的常用設(shè)備，可以是間歇也可以是連續(xù)設(shè)備，聚合完后用常規(guī)純化方法去除未反應(yīng)的單體，然后用塑料加工的方法制備成粒料或片材就得到多臂或星狀聚乳酸改性劑，把聚乳酸材料與該改性劑按比例采用塑料常用共混方法制備成復合粒料或片材就得到聚乳酸組合物，聚乳酸與該改性劑比例根據(jù)對材料柔性的要求可以是重量比95 5—40 60之間，改性劑分子量一般控制在5-40萬之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸組合物的制備方法，其特征是所述中心分子可以是季戊四醇、雙季戊四醇及三季戊四醇中的一種單獨或幾種混合使用，所述環(huán)狀內(nèi)酯類單體具體是己內(nèi)酷、三亞甲基碳酸酯、四亞甲基碳酸酯、五亞甲基碳酸酯及六亞甲基碳酸酯中的一種單獨或幾種混合使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸組合物的制備方法，其特征是所述聚乳酸包括聚L-乳酸、聚D-乳酸及聚DL-乳酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸組合物的制備方法，其特征是所述催化劑是指丙交酯等內(nèi)酯開環(huán)聚合中常用的催化劑，一般是錫的氧化物或有機酸鹽、金屬錫、金屬鋅及鋅的氧化物、氧化銻等，一般用量為O. 0001-0. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸組合物的制備方法，其特征是所述三亞甲基碳酸酷、四亞甲基碳酸酯、五亞甲基碳酸酯及六亞甲基碳酸酯的化學結(jié)構(gòu)及代表性的多臂或星狀聚己內(nèi)酷、聚三亞甲基碳酸酷、聚四亞甲基碳酸酷、聚五亞甲基碳酸酯及聚六亞甲基碳酸酯改性劑的結(jié)構(gòu)及制備方法用化學反應(yīng)式表示如下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乳酸組合物及其制備方法，聚乳酸與多臂(也叫星狀)聚己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚四亞甲基碳酸酯、聚五亞甲基碳酸酯及聚六亞甲基碳酸酯中的一種單獨或混合使用，通過共混方法進行改性得到聚乳酸組合物,可以克服聚乳酸的脆性，增加聚乳酸的韌性，改性后的聚乳酸復合材料可以通過普通高分子材料加工的方法制備膜、纖維及注塑制品及無防布等。
文檔編號C08G64/38GK102675844SQ20121018067
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者劉仕琦, 李宏利, 袁明偉, 袁明龍, 郭俊明 申請人:云南民族大學