[發明專利]一種高熔體強度聚乳酸的制備方法

有效

• 申請號: 201610930398.8
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106633007B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 李萬鑫;何新宇;冒彬
• 申請（專利權）人: 河南谷潤聚合物有限公司
• 主分類號: C08G63/08
• 分類號: C08G63/08;C08G63/85
• 代理公司: 河南大象律師事務所 41129
• 代理人: 田永紅;王克鵬

本發明涉及一種高熔體強度聚乳酸的制備方法，其原料為L?乳酸100重量份，主催化劑的用量為0.01至0.5重量份，助催化劑與主催化劑的摩爾比為1:1；包括以下步驟：第一步，反應釜中加入L?乳酸，通惰性氣體保護，第一次加溫并控制真空度，攪拌進行反應；再加入主催化劑和助催化劑，進行第二次升溫并抽真空，進行聚合反應,出料得到聚乳酸預聚物，聚合度400?1000；第二步，將聚乳酸預聚物投入高真空反應器中，抽真空并加熱升溫，進行聚合反應，得到聚合度1400?3500的聚乳酸。本發明制得的聚乳酸熔體強度遠高于現有聚乳酸的熔體強度，提高了其應用范圍，工藝簡單易操作，對環境無害，在多個領域具有廣泛應用前景。

技術領域

本發明屬于生物可降解材料領域，具體涉及一種高熔體強度聚乳酸的制備方法。

背景技術

近年來，隨著人類生存環境的日益惡化，人們越來越關注開發環境友好性材料和使用可再生原材料。石油作為不可再生資源，是最重要的化工原料，但由于在使用工程中以及最終廢棄中大量CO2的排放，CO2大量排放導致全球變暖等一系列問題，并且直接威脅人類生存。

聚乳酸的原料是來自一年生的植物玉米，且在有氧和水的調節下很容易被生物降解成CO2和H2O，完全解決了塑料行業遇到的兩大致命性的問題，聚乳酸的可再生、可降解特性將將逐步取代石油基塑料的應用。

但是聚乳酸由于分子鏈中支鏈少，熔體強度特別低，應變硬度不足，造成聚乳酸在熱成型應用是只能在很窄的溫度范圍內進行，溫度過低，物料雖已軟化但卻沒有完全熔融，導致制品形狀不能完全與模具吻合；如果溫度過高，制品產生過分融垂，制品厚薄不均，甚至破裂，限制了聚乳酸在生物降解膜材、片材、注塑行業的應用；

正是由于熔體強度低，先期發泡的聚乳酸膜無法抵擋后面泡孔增長過程中的拉伸力的基本要求，聚乳酸很難得到高倍率的發泡材料，大大限制了聚乳酸在包裝行業的應用開發。

目前有眾多學者和專家通過二次改性對聚乳酸分子鏈的支化，在聚乳酸分鏈中引入長支鏈結構，通過共聚改性、反應擠出、輻射交聯、納米改性等技術來提升聚乳酸的熔體強度。共聚改性存在支化劑與丙交酯反應活性不一致，反應過程難以控制，產品質量穩定性差，無法有效控制共聚效果，支化后的熔體強度波動大；反應擠出通過在熔融壓力擠出過程中加入多功能團化合物參與聚乳酸分子鏈上酯基、羧基以及羥基的反應，得到支鏈化聚乳酸，從而增加熔體強度，比如異氰酸酯、酸酐、過氧化物等；異氰酸酯在支鏈化產品降解時會釋放成小分子到環境中，對環境產生危害；各類酸酐的加入會影響到支鏈化產品的生物降解性能，尤其是環氧類；有機過氧化物的反應活性較高，一旦過量會導致聚乳酸過度交聯，失去熱塑性，或者即使能保持一定的熱塑性，也會形成局部高低交聯的凝膠，造成制品的某些力學性能下降。輻射交聯作為一種化學加工方法得到廣泛的應用，但由于涉及高能射線輻射源，輻射交聯劑、輻射時間的控制，在大規模的應用中推廣存在爭議；由于納米材料獨特的剪切流動表現出流凝性，對提升聚乳酸的熔指有大幅度的提高，然而納米水平的分子設計、化學修飾技術，導致生產成本的大幅度提高，限制了該技術的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高熔體強度聚乳酸的制備方法，能夠提高聚乳酸的熔體強度，工藝簡單易操作，降低生產成本，能夠提高了其應用范圍。

本發明的解決方案是提供一種高熔體強度聚乳酸的制備方法，其原料為L-乳酸100重量份，主催化劑的用量為0.01至0.5重量份，助催化劑與主催化劑的摩爾比為1:1；包括以下步驟：

第一步，反應釜中加入L-乳酸，通惰性氣體保護，第一次加溫并控制真空度，攪拌進行反應；再加入主催化劑和助催化劑，進行第二次升溫并抽真空，進行聚合反應,出料得到聚乳酸預聚物，聚合度400-1000；

第二步，將聚乳酸預聚物投入高真空反應器中，抽真空并加熱升溫，進行聚合反應，得到聚合度1400-3500的聚乳酸。