[發(fā)明專利]可降解聚乳酸兩嵌段共聚物、制備方法及其在改性聚乳酸中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210548826.2
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102977319A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃紹永;陳學思;李杲;項盛;張寶;莊秀麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春應(yīng)用化學研究所
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/69;C08G18/42;C08L67/04;C08L75/06;C08L75/14
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可降解聚乳酸兩嵌段共聚物、制備方法及其在改性聚乳酸中的應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

環(huán)境污染和能源危機問題長久以來一直是人類亟待解決的重大課題。天然高分子材料和可生物降解高分子材料因其良好的生物可降解性能受到了越來越多的關(guān)注。

聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合而成的聚合物，其可通過可再生的植物資源—玉米淀粉、木薯淀粉、植物纖維、生物糖類等合成，合成能耗低，無污染，有利于生態(tài)循環(huán)；聚乳酸具有良好的生物可降解性，焚化后不會釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體，填埋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(huán)境；且聚乳酸具有良好的加工性能和力學性能，與通用塑料聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯性能相當，有望成為石油基通用塑料的替代產(chǎn)品。但是，現(xiàn)有商品化聚乳酸的硬度大、脆性高、韌性不足，阻礙了聚乳酸工業(yè)的發(fā)展和聚乳酸樹脂的廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，改性聚乳酸的主要方法是物理共混和化學改性。物理共混的方法主要是在聚乳酸樹脂中加入柔性聚合物，如聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇等，或小分子增塑劑，如蓖麻油、環(huán)氧大豆油、檸檬酸三丁酯等，如中國專利200910185070.8，公開了改性聚乳酸及其制備方法，利用聚乳酸與增韌劑、光熱穩(wěn)定劑、助劑等混合來改性聚乳酸，這類方法雖然一定程度的改善了聚乳酸的性能，但添加組分與聚乳酸相容性都不夠理想，造成制品的性能不穩(wěn)定。化學改性的方法主要是聚乳酸共聚物或添加反應(yīng)性添加劑，如中國專利CN201110144795.X公開了一種改性聚乳酸及其制備方法，????通過聚乳酸、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物在催化劑作用下反應(yīng)得到，雖然改善了聚乳酸的加工性能和力學性能，但是，化學改性聚乳酸樹脂的方法成本高、制品性能不穩(wěn)定，批量生產(chǎn)困難，不適合工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中改性聚乳酸性能不穩(wěn)定、制備成本高、不適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的問題，本發(fā)明提供一種可降解聚乳酸兩嵌段共聚物、制備方法及其在改性聚乳酸中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供一種可降解聚乳酸兩嵌段共聚物的制備方法，包括以下步驟：

(1)惰性氣氛保護下，將充分干燥、除水后的端基為羥基的聚乳酸A加入反應(yīng)裝置中；

(2)向反應(yīng)裝置中加入二異氰酸酯B，加熱至185℃-190℃，攪拌反應(yīng)5-8h；

(3)向反應(yīng)裝置中加入含有羥基、可降解的高分子C，185℃-190℃攪拌反應(yīng)1-2h；

(4)向反應(yīng)裝置中加入二異氰酸酯B，185℃-190℃攪拌反應(yīng)，反應(yīng)至難以攪拌即得到可降解聚乳酸兩嵌段共聚物。

優(yōu)選的是，所述的聚乳酸A與第一次加入的二異氰酸酯B的摩爾比為1:10-20，聚乳酸A與高分子C的摩爾比為0.01-3:1，聚乳酸A和高分子C的摩爾數(shù)之和與兩次總共加入的二異氰酸酯B的摩爾數(shù)相等。

優(yōu)選的是，所述的聚乳酸A的數(shù)均分子量為2kg/mol-50kg/mol。

優(yōu)選的是，所述的二異氰酸酯B為六亞甲基二異氰酸酯、4,4’-亞甲基二異氰酸苯酯、對苯二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、鄰苯二甲基二異氰酸酯、2,4-二異氰酸甲苯酯、萘二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或者二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯。

優(yōu)選的是，所述的高分子C為蓖麻油、反應(yīng)性液體橡膠聚丁二烯、反應(yīng)性液體橡膠聚異戊二烯、聚異戊二烯、聚乙二醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酸己二醇酯或者聚己內(nèi)酯，更優(yōu)選的是，所述的高分子C為蓖麻油、反應(yīng)性液體橡膠聚丁二烯或者反應(yīng)性液體橡膠聚異戊二烯。

本發(fā)明還提供上述制備方法制備的可降解聚乳酸兩嵌段共聚物。

優(yōu)選的是，所述的可降解聚乳酸兩嵌段共聚物的數(shù)均分子量為22kgmol-200kg/mol。

本發(fā)明還提供上述可降解聚乳酸兩嵌段共聚物在改性聚乳酸中的應(yīng)用。

優(yōu)選的是，將聚乳酸樹脂和可降解聚乳酸兩嵌段共聚物充分干燥、混合后，在180-190℃熔融共混3-10min，螺桿轉(zhuǎn)速為20-40轉(zhuǎn)/分，得到改性聚乳酸樹脂。

優(yōu)選的是，所述的熔融共混設(shè)備為轉(zhuǎn)矩流變儀。

優(yōu)選的是，所述的可降解聚乳酸嵌段共聚物的質(zhì)量分數(shù)為2%-20%。

優(yōu)選的是，所述的共混溫度為190℃，共混時間10min。

優(yōu)選的是，所述的螺桿轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分。

本發(fā)明的有益效果為：