[發(fā)明專利]一種丙酮酸鹽類的應(yīng)用和改性聚乳酸

有效

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• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108384210B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮立棟;陳學(xué)思;邊新超;李杲
• 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: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K5/098
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發(fā)明屬于高分子加工改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種丙酮酸鹽類的應(yīng)用和改性聚乳酸。本發(fā)明提供的應(yīng)用以特定丙酮酸鹽類作為聚乳酸成核劑；所述丙酮酸鹽類由陰陽離子構(gòu)成，陽離子為Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺中的一種或多種；陰離子為式(I)～(IV)所示酸根中的一種或多種。采用本發(fā)明選定的丙酮酸鹽類對聚乳酸進(jìn)行改性后能夠顯著提高聚乳酸的結(jié)晶速率和結(jié)晶度，因此這些丙酮酸鹽類可作為聚乳酸的結(jié)晶成核劑使用。同時(shí)，本發(fā)明選定的丙酮酸鹽類還兼具潛在的生物相容性和良好的可降解性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子加工改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種丙酮酸鹽類的應(yīng)用和改性聚乳酸。

背景技術(shù)

聚乳酸(PLA)被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前景的完全可生物降解的生物基高分子材料。PLA具有生物相容性、生物可吸收性、生物安全性，是一種重要醫(yī)用材料，可用于藥物緩釋、手術(shù)縫合線、組織支架、骨科修復(fù)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)固定材料等領(lǐng)域。PLA具有環(huán)境友好特性，使用后在自然環(huán)境下能夠完全降解生成二氧化碳和水，對環(huán)境無污染。PLA具有良好的力學(xué)性能、熱塑性、成纖性、透明性，適用于現(xiàn)有的吹塑、熱塑等成型加工方法進(jìn)行加工，但是PLA結(jié)晶速度慢，結(jié)晶度低，導(dǎo)致PLA制品熱變形溫度低，成型周期長等突出問題。PLA結(jié)晶后強(qiáng)度有所增加，而且其生物降解周期也會(huì)明顯延長。通常采用加入成核劑促進(jìn)PLA結(jié)晶進(jìn)而提高PLA制品的熱變形溫度、強(qiáng)度和耐候性，并縮短成型加工周期。

PLA的結(jié)晶成核劑主要包括無機(jī)成核劑和有機(jī)成核劑。應(yīng)用在PLA領(lǐng)域的無機(jī)成核劑主要包括碳酸鈣、二氧化硅、炭黑、滑石粉和蒙脫土等。應(yīng)用在PLA領(lǐng)域的有機(jī)成核劑主要包括脂肪族酰胺類、均苯三甲酰胺類、酰肼類、有機(jī)磷酸鹽類、環(huán)糊精類、杯芳烴類以及有機(jī)高分子成核劑。無機(jī)成核劑具有價(jià)格低廉容易獲得的特點(diǎn)，PLA廢棄后在環(huán)境中降解，其中的無機(jī)成核劑返回到大自然，不污染環(huán)境，但是無機(jī)成核劑添加量高、結(jié)晶效率較低，與PLA的相容性較差，并且在聚合物中存在團(tuán)聚和分散不均勻，對PLA制品的透明性影響較大。相對于無機(jī)成核劑，有機(jī)成核劑成核效果十分顯著，具有添加量小，結(jié)晶效率高，與PLA相容性好，易于分散，對PLA的透明度影響小的特點(diǎn)。

目前，大多數(shù)有機(jī)結(jié)晶成核劑都是生物不相容的，不能用于體內(nèi)植入材料中；而且大多數(shù)有機(jī)成核劑在PLA自然降解過程中會(huì)殘留于環(huán)境中，造成污染。因此，尋找一種兼具環(huán)保性和生物相容性的PLA有機(jī)成核劑是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種丙酮酸鹽類的應(yīng)用和改性聚乳酸，采用本發(fā)明選定的丙酮酸鹽類對聚乳酸進(jìn)行改性后能夠顯著提高聚乳酸的結(jié)晶速率和結(jié)晶度，同時(shí)這些丙酮酸鹽類兼具潛在的生物相容性和良好的可降解性。

本發(fā)明提供了一種改性聚乳酸，由原料經(jīng)熔融共混后制成；

所述原料包括聚乳酸和丙酮酸鹽類；

所述丙酮酸鹽類由陰陽離子構(gòu)成，陽離子為Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺中的一種或多種；陰離子為式(I)～(IV)所示酸根中的一種或多種：

優(yōu)選的，所述丙酮酸鹽類為丙酮酸鈉、丙酮酸鋰、丙酮酸鉀、丙酮酸鈣、丙酮酸鎂、丙酮酸鋅、丙酮酸鋇、3-甲基-2-氧代丁酸鈉、3-甲基-2-氧代丁酸鋰、3-甲基-2-氧代丁酸鉀、3-甲基-2-氧代丁酸鈣、3-甲基-2-氧代丁酸鎂、3-甲基-2-氧代丁酸鋅、3-甲基-2-氧代丁酸鋇、三甲基丙酮酸鈉、三甲基丙酮酸鋰、三甲基丙酮酸鉀、三甲基丙酮酸鈣、三甲基丙酮酸鎂、三甲基丙酮酸鋅、三甲基丙酮酸鋇、苯丙酮酸鈉、苯丙酮酸鋰、苯丙酮酸鉀、苯丙酮酸鈣、苯丙酮酸鎂、苯丙酮酸鋅或苯丙酮酸鋇。