[发明专利]聚乳酸产品的生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚乳酸的生产方法。

技术背景：

随着目前全世界的塑料的消费越来越多，塑料的发展也随之出现 了两个严峻的问题：1.大量的废弃塑料给环境施以很大的压力，2.有 限的石油资源给塑料的生产敲响了警钟。

聚乳酸(PLA)在有氧和水的调节下很容易被生物降解成CO₂和H₂O，且PLA的原料是来自一年生的植物玉米，这样PLA的发现 就完全解决了塑料行业遇到的两大致命性的问题，因此PLA的应用 必将取代塑料在某些方面的应用。

但是在用于薄膜方面PLA仍有有很大的困难：因为PLA具有很 大的脆性，若想把PLA制成薄膜且有很大的韧性，必须改善PLA的 韧性；若想提高PLA的韧性必须通过添加剂的调节。

目前有很多学者和专家也用了很多添加剂来改善PLA的韧性， 如Ljungberg等利用甘油三乙酯和柠檬酸三丁酯来增塑PLA，但是这 样制得的薄膜在使用过程中容易不断的冷结晶，迫使增塑剂迁移到薄 膜的表面，导致薄膜的性能随时间的延长而迅速改变，最终柔性大大 的降低。Yue等利用共混来提高PLA的韧性，他们研究聚乳酸和聚 环氧乙烷/聚乙二醇共混，但是共混物的性能不是很理想。虽然共混 的方法比较简单但是性能很难达到工业的需求。中国科学院成都有机 化学研究所发明了以三异丁基铝作为催化剂制备高分子量的聚乳酸 与聚醚二醇的嵌端共聚物，但是该过程中要加入分子量调节剂，且对 丙交酯的纯度要求较高，特别是水分的处理相当的复杂。

PLA是完全可生物降解的聚合物，但是由于增塑剂和调节剂的加 入使得产品不再是完全可生物降解的。因此对聚乳酸的增塑剂以及添 加剂要求是可完全生物降解的也越来越受到研究人员的重视。此外， 近年来，随着人类生存环境的日益恶化，人们越来越关注开发环境友 好性材料和使用可再生原材料。石油作为不可再生资源，是最重要的 化工原料，但由于在使用工程中以及最终废弃中大量CO₂的排放， CO₂大量排放导致全球变暖等一系列问题，并且直接威胁人类生存。 如何替代和减少使用石油作为原材料，是人类面临重要研究问题之 一。

乙二醇是合成聚乳酸共聚物的重要原料，全世界现有的乙二醇都 是石油工业的产品，而制造一吨乙二醇涉及到6吨以上石油原料。利 用可再生的玉米资源生产聚酯工业中的乙二醇是国内外研究的热点， 这对减少人们对石油的依赖，促进聚酯产业的可持续发展有重要的意 义。本发明中所用的聚乙二醇是由生物材料生产，是将生物材料中碳 源转移到聚乙二醇中。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种碳元素完全来源于生物原料的制备 得到的聚乳酸类组合物。

本发明采用的技术解决方案是：

一种聚乳酸增塑产品，其特征是：在催化剂存在下由丙交酯开环 与PEG进行共聚形成PLA--PEG--PLA共聚物，再由该共聚物与PLA 进行共混，制得聚乳酸增塑产品。其中PEG是由碳元素来源于生物 材料的乙二醇制得。所属生物材料为玉米、甘蔗、小麦或其他农作物 的桔杆。

本发明的生物材料是玉米、甘蔗、小麦或其他农作物的桔杆，经 过生物发酵和/或化学加工过程得到乙二醇。例如玉米经过生物过程 分离淀粉，经过加工的五碳和六碳的糖，这些糖经过加氢催化等工艺 可以制备出多组分的二元醇，经纯化分离常用步骤后，就可以得到本 发明的原料乙二醇，乙二醇经150℃～200℃热处理1～2个小时，再经 过活性炭的过滤处理，即得纯化了的乙二醇。

本发明的乙二醇原料中可以含有其他二元醇的成分，例如1，2- 丙二醇、1，2-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇和1，2戊二醇等 其他二元醇。

本发明使用的乙二醇的纯度为95％～99％，其他成分的碳元素也 是来源于生物材料。

本发明在催化剂存在的情况下利用丙交酯开环与PEG进行共聚 形成PLA-PEG-PLA共聚物，再利用该共聚物与PLA进行共混， 制得聚乳酸增塑产品，丙交酯开环与PEG进行共聚反应的催化剂为 乙酰丙酮铁或硬脂酸亚铁。

上述催化剂的用量为相当于PLA-PEG-PLA共聚物重量的 0.05％～1.0％。

PEG用量占PLA-PEG-PLA共聚物的重量百分含量为20％～ 80％。