[发明专利]一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树 脂及其制备方法。

背景技术

20世纪中，合成高分子材料的问世和快速发展极大地改善了人类的生活。随着高分 子材料的应用领域日益扩大，合成高分子材料已与钢铁、木材以及水泥并列成为材料领 域的四大支柱。然而，合成高分子材料的大面积应用也产生了两个重大问题：有限的石 油资源消耗殆尽问题和废弃塑料导致的白色污染问题。因此，对能够保护环境的生物降 解高分子材料的研究开发已在全世界范围内蓬勃兴起。

聚乳酸(PLA)是一种以可再生的植物资源为原料，经过化学合成制备的生物降解高 分子，聚乳酸能够同普通高分子一样进行各种成型加工，如挤出、流延成膜、吹塑、注 塑、吹瓶、纤维成型等；另外，聚乳酸还具有独特的生物相容性和生物降解性，因此， 作为一种生物降解高分子材料，聚乳酸已成为高分子学术界和产业界关注的热点。

聚乳酸的强度和刚性高，但是韧性和抗冲击性差，常温下是一种硬而脆的材料。因 此对聚乳酸的增韧改性一直是其市场化的重要研究课题。目前对聚乳酸的增韧改性主要 有共聚改性、成型加工改性和共混改性等方法。

共聚改性法是通过在聚乳酸分子链中引入其他单体，使聚乳酸分子链规整度下降， 降低甚至完全丧失其结晶能力，从而降低聚乳酸的玻璃化转变温度、熔点以及黏流温度， 实现聚乳酸增韧目的的一种方法。目前能够用来改善聚乳酸韧性的共聚单体种类包括内 酯、醇类或酸类等。形成的共聚物中比较典型的有聚酯(例如聚己内酯等)和聚醚(例如 聚乳酸-聚丙二醇嵌段共聚物等)。例如，中国发明专利申请公布说明书CN101134807公 开了通过引入其他脂肪族聚酯作为软性链段来实现聚乳酸增韧的目的；中国发明专利申 请公布说明书CN1865321公开了一种L-聚乳酸-D-聚乳酸嵌段共聚物，该聚乳酸共聚物有 效地提高了聚乳酸的耐热性能；中国发明专利申请公布说明书CN101100505公开了在聚 乳酸中引入聚碳酸酯链段，从而有效地提高了聚乳酸的韧性和耐热型。目前对聚乳酸的 共聚改性法主要是通过丙交酯开环聚合实现，因此存在成本高的缺点，不利于大规模的 工业化开发。

成型加工改性法是对聚乳酸进行拉伸取向以提高其冲击强度、耐水解性等性能的一 种方法。目前成型加工改性法被广泛应用在薄膜制品中。例如中国发明专利申请公布说 明书CN101397394公开了一种耐水解柔性聚乳酸取向制品及其生产方法。

与共聚改性法和成型加工改性法相比，共混改性法是一种更为经济的聚乳酸增韧改 性的方法。共混改性法是将聚乳酸与弹性体(例如丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS) 等)、韧性较好的聚合物(例如聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)等)、填料或者增塑剂共同混 合，从而达到聚乳酸增韧目的的一种方法。共混改性法可以有效地提高聚乳酸的韧性， 但是，另一方面也存在共混组分间相容性差、共混后体系的力学性能不理想、聚乳酸降 解性能下降等问题。例如中国发明专利申请公布说明书CN1250065A公开了在聚乳酸中加 入聚碳酸酯、中国发明专利申请公布说明书CN1701082公开了在聚乳酸中加入聚甲醛 (POM)实现聚乳酸改性的目的，但是，同时存在着聚乳酸降解性能下降或降解产物对环 境产生破坏等缺陷；中国发明专利申请公布说明书CA1475530A公开了向聚乳酸体系中添 加可降解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)能够在增韧的同时保留聚乳酸原有的生物降解特 性，但是由于聚乳酸与其他聚合物的相容性较差，共混后体系的力学性能达不到理想的 效果。

因此，兼顾成本、环境保护等因素的同时，提高共混组分间的相容性，进而提高力 学性能已成为当前聚乳酸市场化研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种全生物降解高韧性 耐热型聚乳酸树脂及其制备方法，该聚乳酸树脂具有优异的力学性能和耐热性能。