[發明專利]一種聚乳酸的改性方法

有效

• 申請號: 200810205326.2
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN101768260A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 任杰;張乃文;王秦峰
• 申請（專利權）人: 上海同杰良生物材料有限公司
• 主分類號: C08G63/91
• 分類號: C08G63/91;C08G63/08;B29C47/92
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 陳學雯

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種聚乳酸的改性方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一種具有優良的生物相容性和可生物降解性的聚合物，其來源于可再生資源農作物(如玉米)，最突出的優點是生物可降解性，其使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，對保護環境非常有利。聚乳酸有良好的機械性能及物理性能，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便。聚乳酸在有諸多優良性質的同時，也存在一些不能很好滿足包裝制品需要的缺點，其柔軟性不足，通常采用添加增塑劑或與具有柔性鏈段的可降解聚合物共混或共聚改善其柔韌性。

加入增塑劑能有效的改善聚乳酸的韌性，但是在長期使用后小分子增塑劑容易揮發、滲出、流失，從而導致制品透明性和柔韌性的下降。與具有柔性鏈段的聚合物共混也能在一定程度上改善其韌性，但是由于相容性的問題，使得柔性聚合物添加到一定比例時微區尺寸會增大，兩相間的結合力下降而導致材料整體性能下降。

專利CN1563139公開了一種通過直接縮聚制備高分子量聚乳酸的方法，制得的聚乳酸特性粘度達到1.0-1.5dl/g。但是聚乳酸均聚物的韌性不足，限制了其在包裝材料等方面的應用。

專利CN1114108公開了一種生物分解性聚酯共聚物的制備方法。該方法采用丙交酯與PEG開環共聚得到了高分子量的共聚物，且共聚物的強度和韌性均強于均聚物。但是對原料丙交酯的純度要求較高，需要經過蒸餾、重結晶等步驟精制，因此產率較低，成本較高。

專利CN101302284A公開了一種熔融擴鏈制備高分子量聚乳酸的方法，較好的改善了聚乳酸的熱降解性和脆性，然而其對聚乳酸規整性的破壞必然導致聚乳酸結晶速率和耐熱變型性的明顯降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種聚乳酸的改性方法，以解決上述聚乳酸韌性不足和耐熱變形性度低的問題。該方法簡單經濟，原料豐富易得，易于工業化生產。

本發明的具體步驟如下：

(1)將重均分子量為8-20萬的聚乳酸粒子在60-200℃溫度范圍內，恒溫或逐步升溫結晶1-20小時，得到結晶度大于50％的聚乳酸粒子，優選結晶度大于65％的聚乳酸粒子；

(2)將步驟(1)中得到的聚乳酸粒子在異氰酸酯存在的條件下進行雙螺桿擠出，得到改性聚乳酸。其中，雙螺桿前半程結構以剪切螺段為主，溫度180-220℃，雙螺桿后半程結構均使用輸送螺段，溫度150-180℃。異氰酸酯在前半程加入，加入量為聚乳酸的0.1-10wt％，螺桿轉速大于等于100rpm。

本發明中，所述聚乳酸為聚L乳酸、聚D乳酸或他們的共混物。

本發明中，所述異氰酸酯為六次甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯。

本發明中，可在步驟(2)時添加熱穩定劑，含量為聚乳酸的0.1-5wt％。

本發明中，所述的熱穩定劑為磷酸三甲酯、三乙基磷酸酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯或亞磷酸三苯酯。

本發明的優點在于：

(1)解決了聚乳酸的脆性問題，顯著提高了聚乳酸的柔韌性，擴大了材料的應用領域。

(2)改性的同時較好的保持了聚乳酸結構的規整性，從而保持了聚乳酸較好的結晶速率和耐熱變形性。

(3)原材料廣泛易得，加工簡單快捷，適用于大規模工業化生產。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體表格，進一步闡述本發明。

實施例1：

(1)將10Kg重均分子量為10萬的聚乳酸粒子置于真空轉鼓內，從60℃逐步升溫至140℃，轉速10rpm，真空2000Pa，時間10小時，得到結晶度為63％的聚乳酸粒子；

(2)將步驟(1)得到的聚乳酸粒子用雙螺桿擠出機擠出，轉速110rpm，溫度設置如表1所示，100克六次甲基二異氰酸酯從第3段通過側喂料均勻加入。擠出得到的產品斷裂伸長率為97％，退火后維卡熱變形溫度為103℃。

表1：螺桿溫度

實施例2：

(1)將10Kg重均分子量為15萬的聚乳酸粒子置于真空轉鼓內，從60℃逐步升溫至155℃，轉速8rpm，真空1000Pa，時間13小時，得到結晶度為71％的聚乳酸粒子；

(2)將步驟(1)得到的聚乳酸粒子用雙螺桿擠出機擠出，轉速120rpm，溫度設置如表2所示，350克甲苯二異氰酸酯從第3段通過側喂料均勻加入。擠出得到的產品斷裂伸長率為138％，退火后維卡熱變形溫度為105℃。