[發明專利]一種聚乳酸及其衍生物復合材料與制備方法

無效

• 申請號: 200810045355.7
• 申請日: 2008-02-03
• 公開（公告）號: CN101225222A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 楊剛;唐文睿;繆培凱;曾科;唐艷;周柯;王宜鵬;周鴻飛;劉韜;趙春娥;徐國亮;周韶鴻;洪海兵
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;B29B9/12;B29C47/92
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 黃幼陵;馬新民

????????????????????????技術領域

本發明涉及一種聚乳酸及其衍生物復合材料與制備方法。

????????????????????????背景技術

聚乳酸是一種由微生物發酵產物為單體，通過化學合成制備的生物降解材料。聚乳酸的合成方法主要有直接法和間接法兩種，直接法是以乳酸為原料進行直接聚合，間接法是以丙交酯為原料進行開環聚合。直接本體聚合盡管工藝簡單，成本低廉，但分子量的增長困難，通常只能獲得重均分子量小于20000的聚乳酸，很難獲得更高分子量的產物。但是由于聚乳酸的性能和分子量的高低有直接的關聯，如Jamshidi等的研究指出(Polymer，1988(29)：2230-2231)，注塑、吹塑等用途的聚乳酸，其分子量應在70000Da以上，否則難于成型加工，因此目前聚乳酸的生產方法大多使用開環聚合的方法以獲得高分子量產品。然而，開環聚合需要高純度的丙交酯原料，設備投資大，難以連續化生產，從而導致聚乳酸價格高昂，限制了聚乳酸的推廣，無法與通用聚烯烴材料形成有力競爭。

此外，根據Ajioka等人的研究指出(Journal?of?Emviromnental?Polymer?Degradation，1995(4)：225-234)，重均分子量為90000的聚乳酸，斷裂伸長率為4.7％；而即使重均分子量達到250000的聚乳酸，其斷裂伸長率也僅為9.5％。這充分表明聚乳酸的脆性過大，導致在實際應用中受到很大的限制。正是由于單一組分不能滿足加工和應用的需求，國內外的研究者通過共聚和共混改性的方法改善聚乳酸的力學性能，使其適宜成型加工和應用。這些方法包括：與聚乙二醇共聚(CN1712426A)；與長鏈高韌性生物可降解聚酯共混(CN1995136A)；加入增塑劑(CN1712435A)。上述方法的缺點在于所使用的基體樹脂仍是通過開環聚合方法制備，未能從根本上解決聚乳酸價格高昂的問題。如中國專利CN1995136A報道，將高分子量聚乳酸與聚己內酯或聚丁二酸丁二醇酯通過螺桿擠出的方式制備了一種高韌性的生物降解材料；中國專利CN1858114A報道，將聚乳酸與聚丁二酸丁二醇酯復合而獲得了一種吹塑及注塑專用樹脂。以上方法種所使用的原料—高分子量聚乳酸，價格不菲，在改善性能的同時也使價格在高位維持。因此，探尋一種由直接聚合的聚乳酸類化合物為基體樹脂，同時又能保持較優良的力學性能的降解材料就成為了目前研究者的一個熱點。

歐洲專利EP0934976A2公開了一種聚乳酸復合材料的制備方法，該方法主要以低分子量聚乳酸、填料和纖維素為原料，以獲得低成本的聚乳酸復合材料，其中的一個實施例為：將30份重均分子量為3500的低分子量聚乳酸，5份重均分子量為210000的高分子量聚乳酸，以及57.5份碳酸鈣、2.5份石蠟、5份纖維素通過雙螺桿共混擠出的方式注塑成型。由于此種復合材料中所使用的主要成分為低分子量聚乳酸和填料(碳酸鈣)，必然導致最終制品的抗沖擊性能差、斷裂伸長率低，同時大量使用碳酸鈣也使制品的透明性受到影響，產品的實際應用范圍狹窄。

????????????????????????發明內容

本發明的目的在于提供一種聚乳酸及其衍生物復合材料與制備方法，所述聚乳酸或聚乳酸衍生物復合材料不僅加工性能、力學性能優良，而且成本能與通用聚烯烴塑料競爭，所述制備方法操作簡便，適合工業化生產。

本發明的技術方案：為了改善聚乳酸自身的脆性，我們首先將低分子量聚乳酸與聚乙二醇、聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯等組分進行共聚增韌改性制備了具有良好韌性的低分子量聚乳酸衍生物；然后加入至少一種高熔體強度的高分子量聚乳酸或其他高分子量生物降解材料，經過螺桿擠出機共混而復合成相容性良好的生物降解材料，此材料適用于吹塑、模壓、注塑、吹膜、擠片、發泡等加工方式。此外，由于所使用的多種低分子量聚乳酸衍生物在主鏈或端基都含有不飽和基團，使得材料在成型后還能通過熱交聯、紫外光交聯(UV)或者電子束輻射交聯(EB)的后處理方式進行改性，最終可形成具有聚合物網絡互穿結構(IPN)的材料，更進一步的提高熱性能、力學性能。