[發明專利]聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410333938.5
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104045820A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 趙桂艷;周林堯;姜偉;董麗松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08G63/64
• 分類號: C08G63/64;C08G63/85;C08G63/86;C08G64/42
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及聚丙撐碳酸酯技術領域，特別涉及一種聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料的制備方法。

背景技術

聚丙撐碳酸酯(簡稱PPC)是二氧化碳-環氧丙烷的交替共聚物，屬于生物可降解的環境友好材料。由于聚丙撐碳酸酯具有固定二氧化碳和可生物降解的特性，其在包裝材料、纖維以及醫療衛生等領域有著廣泛的應用前景。目前，二氧化碳與環氧丙烷的共聚產物——聚丙撐碳酸酯已經進入到工業化生產階段。但是，由于它本身的玻璃化轉變溫度(Tg)通常在30℃～40℃，且呈無定型態，存在低溫脆性大和高溫尺寸穩定性差等缺陷，導致該材料的強度和韌性等力學性能較差，加工過程中易降解，很難單獨作為塑料使用，從而限制了聚丙撐碳酸酯在包裝、食品和醫療等領域的應用。

為了提高PPC的力學性能和熱穩定性等，現有技術一般采用多組分共混改性的方法。其中，采用聚乳酸與聚丙撐碳酸酯共混來改善PPC的性能是一種有效的方法，聚乳酸是一種新型的生物降解塑料，具有生物相容性好、透明性好、可再生和力學性能均衡等優點，能夠改善PPC的力學性能，并提高其熱穩定性。比如，公開號為CN1749318A的中國專利文獻公開了一種三元復配可完全生物降解的聚乳酸型復合材料的制備方法，該方法包括：按重量％計稱量各原材料組份：(A)聚乳酸(PLA)：45.0～80.0，(B)聚丙撐碳酸酯(PPC)：4.0～40.0，(C)聚3-羥基丁酸酯(PHB)：4.0～40.0，其余為各種助劑；將稱量的原材料組份中基體樹脂、粉體料、改性劑，預先在烘箱中45～65℃干燥6～10個小時，然后按在高速混合機里低速攪拌5～10分鐘，再起高速攪拌3～5分鐘后，裝入同向雙螺桿擠出機中，在溫度為65～195℃進行擠出造粒，即可獲得產物。

聚乳酸與聚丙撐碳酸酯是熱力學不相容的，二者的共混物的韌性很差。為此，上述方法引入了第三種高分子組分PHB，但是增韌效果有限，并且增加了成本，還影響復合材料的降解性能。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供一種聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料的制備方法，本發明提供的制備方法制備得到高韌性且可降解的聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料，能達到增韌和環保的目的。

本發明提供一種聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將聚丙撐碳酸酯和酸酐類化合物進行反應，得到封端的聚丙撐碳酸酯；

B)在催化劑的存在下，將聚乳酸和所述步驟A)得到的封端的聚丙撐碳酸酯進行酯交換反應，得到聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料；所述催化劑為含鈦催化劑、含鋯催化劑、含銻催化劑或有機錫類催化劑。

優選的，所述步驟A)中，所述酸酐類化合物為馬來酸酐、丁二酸酐和戊二酸酐中的一種或多種。

優選的，所述步驟A)中，所述聚丙撐碳酸酯和酸酐類化合物的質量比為99/1～95/5。

優選的，所述步驟A)中，所述反應的溫度為120℃～150℃。

優選的，所述步驟B)中，所述含鈦催化劑為鈦酸四正丁酯、鈦酸四異丁酯、鈦酸四正丙酯、鈦酸四異丙酯、鈦酸四甲酯或二氧化鈦。

優選的，所述步驟B)中，所述有機錫類催化劑為二丁基氧化錫、二月桂酸二丁基錫、二丁基乙酸錫或辛酸亞錫。

優選的，所述步驟B)中，所述催化劑的質量為聚乳酸和封端的聚丙撐碳酸酯總質量的0.1％～5％。

優選的，所述步驟B)中，所述聚乳酸和封端的聚丙撐碳酸酯的質量比為30/70～50/50。

優選的，所述步驟B)中，所述酯交換反應的溫度為175℃～200℃。

優選的，所述步驟B)中，所述酯交換反應的時間為3min～10min。

與現有技術相比，本發明首先采用酸酐類化合物，與聚丙撐碳酸酯進行反應，完成封端處理，得到封端的聚丙撐碳酸酯；然后將其與聚乳酸在催化劑的作用下進行酯交換反應，得到聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料；所述催化劑為含鈦催化劑、含鋯催化劑、含銻催化劑或有機錫類催化劑。本發明對聚丙撐碳酸酯進行封端，并且，在將聚乳酸與封端的聚丙撐碳酸酯共混時，加入少量特定的催化劑，能提高二者的酯交換反應的進行程度，從而提高相容性，環保性也得以保證，實現了高韌性且可降解的聚丙撐碳酸酯聚乳酸復合材料的制備。實驗表明，本發明制得的復合材料的斷裂伸長率可高達180％左右。

具體實施方式

為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。