[發(fā)明專利]一種聚乳酸嵌段共聚物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210361613.9
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102838734A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳學(xué)思;張寶;李杲;莊秀麗;邊新超;孫敬茹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: C08G63/08
• 分類號: C08G63/08;C08G63/78
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種聚乳酸嵌段共聚物及其制備方法。

背景技術(shù)

塑料制品在人們生活中是必不可少的，但傳統(tǒng)的塑料制品一般需要上百年甚至更長的時間才能完全降解，導(dǎo)致了嚴(yán)重的“白色污染”；同時傳統(tǒng)的塑料原料均來源于石油等不可再生資源，隨著石化資源的枯竭傳統(tǒng)的塑料工業(yè)也受到威脅。因此大力開發(fā)環(huán)境友好的可生物分解的聚合物替代石油基塑料產(chǎn)品，已成為當(dāng)前研究開發(fā)的熱點。

其中，聚乳酸（PLA）是非常重要的一種可生物降解塑料，是以農(nóng)產(chǎn)品玉米提煉的乳酸為單體，經(jīng)化學(xué)合成的新型生物可降解高分子材料，具有無毒、無刺激性、生物相容性好、強度高和可生物分解及吸收等特點，在包裝材料、生物醫(yī)藥及制藥工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。并且聚乳酸的降解速度較快，與微生物和復(fù)合有機廢料混合，可在幾個月之內(nèi)分解成CO₂和H₂O。因此加大對聚乳酸類產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，可以解決長期以來困擾環(huán)境保護(hù)的“白色污染”，并且對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

但由于聚乳酸分子鏈中長支鏈少，使其存在熔體強度低、應(yīng)變硬化不足、韌性較差、缺乏柔性和彈性、撕裂強度低等缺點，在熱成型中針對聚乳酸這類硬而脆、熔體強度低的聚合物，成型過程只能在比較窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，因此其應(yīng)用受到一定的限制。并且，由于聚乳酸的分子鏈內(nèi)不含具有反應(yīng)活性的官能團(tuán)，不易引入長支鏈，因此需要尋找合適的PLA改性手段，在不影響PLA生物降解性、生物相容性、強度等性能的條件下改善其缺點。

聚（己二酸-對苯二甲酸）-丁二醇共聚酯（PBAT）是由對苯二甲酸（PTA）、己二酸（AA）與1,4-丁二醇（1,3-BD）的酯化物縮合得到的一種長鏈脂肪族-芳香族共聚酯高分子材料，其結(jié)合了脂肪族聚酯的可降解性和芳香族聚酯優(yōu)異的力學(xué)及熱學(xué)性能，與PLA相比，具有較快的生物降解速率及優(yōu)良的柔韌性。研究表明，PBAT與PLA共混后，共混物的儲能模量和粘度隨PBAT含量的增加而逐漸提高，并且共混物的斷裂伸長率和沖擊強度均得到提高。但是PLA和PBAT的相容性較差，物理共混得到的產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。

目前，針對物理共混的問題，袁華等提出了加入擴鏈劑六亞甲基二異氰酸酯，利用PLA和PBAT之間的擴鏈反應(yīng)，向PLA分子鏈中引入亞甲基鏈和苯環(huán)單元，交聯(lián)得到聚合物。該聚合物的斷裂伸長率可達(dá)364.35%，但二異氰酸酯的毒性限制了該產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，并且其得到的聚合物分子量分布較寬。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種聚乳酸嵌段共聚物及其制備方法，該方法無毒無害。

本發(fā)明提供了一種聚乳酸嵌段共聚物，如式（I）所示：

其中，p=20~1400，n=5~200，m=5~200。

本發(fā)明提供了一種聚乳酸嵌段共聚物的制備方法，包括以下步驟：

將聚（己二酸-對苯二甲酸）丁二醇共聚酯、丙交酯和第一催化劑混合，加熱至熔融狀態(tài)，進(jìn)行反應(yīng)后，得到式（I）結(jié)構(gòu)的聚乳酸嵌段共聚物；

其中，p=20~1400，n=5~200，m=5~200。

優(yōu)選的，所述丙交酯與聚（己二酸-對苯二甲酸）丁二醇共聚酯的質(zhì)量比為（1：9）~（9：1）。

優(yōu)選的，所述第一催化劑的質(zhì)量為丙交酯質(zhì)量的0.01%~1%。

優(yōu)選的，所述第一催化劑選自異丙醇鋁、二乙烯基鋅、氯化亞錫和辛酸亞錫中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)的反應(yīng)溫度為80℃~180℃，反應(yīng)時間為3~50h。

優(yōu)選的，所述聚（己二酸-對苯二甲酸）丁二醇共聚酯按照以下步驟進(jìn)行制備：

將對苯二甲酸源、己二酸、丁二醇與第二催化劑混合，依次進(jìn)行酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，得到聚（己二酸-對苯二甲酸）丁二醇共聚酯，所述對苯二甲酸源為對苯二甲酸和/或?qū)Ρ蕉姿狨ヮ愌苌铩?/p>

優(yōu)選的，所述對苯二甲酸衍生物選自對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二乙酯、對苯二甲酸二辛酯和對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述第二催化劑的質(zhì)量為對苯二甲酸源與己二酸總質(zhì)量的0.01%~1%。

優(yōu)選的，所述第二催化劑選自鈦酸四丁酯、氯化亞錫、鈦酸異丙酯、辛酸亞錫、醋酸鋅和對甲苯磺酸中的一種或多種。