[发明专利]一种聚乳酸基高弹性共聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚乳酸基高弹性共聚物的制备方法。

背景技术

聚乳酸作为生物可降解的高分子材料，由于可降解、可再生的生物友好性能而得到了大量的研究。但由于聚乳酸本身结晶速率慢、分子链刚性强导致了材料韧性差，只能作为包装材料而限制了广泛的应用。一般可通过增塑、化学共混改性、物理共混改性的方法使得冲击性能得到改善。但改性同时，拉伸性能下降剧烈。近年来研究共混增韧的方法很多，并出现了大量的增韧模型。

对于各种高聚物材料的应用，韧性是一个极其重要的力学性能指标，聚合物的增韧改性一直是材料改性中的重要问题。自从1927年第一个增韧PS的技术专利问世，到第一个利用橡胶增韧技术开发出ABS塑料，高分子材料的应用领域不断扩展。并随着70、80年代各种刚性有机粒子增韧的高抗冲材料以及近年来无机刚性粒子增韧体系的研究，各种增韧机理相继提出。

专利CN1563139公开了一种通过直接缩聚高分子量聚乳酸的方法，制得的聚乳酸特性粘度达到1.0-1.5dl/g。但是聚乳酸均聚物的韧性不足，限制了其在包装材料等方面的应用。

专利CN1114108公开了一种生物分解性聚酯共聚物的制备方法。该方法采用丙交酯与PEG开环共聚得到高分子量的共聚物，且共聚物的强度和韧性均强于均聚物。但是对原来丙交酯的纯度要求较高，需要经过蒸馏、重结晶等步骤精制，因此产率较低，成本较高。

专利CN1305928公开了一种通过乳酸、聚乙二醇本体聚合的方法共聚制备一种生物可降解材料。这项专利属于生物医用材料领域，发明的目的是为了制备生物可降解的防粘连膜。但是因为加入聚乙二醇使得酯化反应时羟基数目增大，破坏了羟基与羧基的等摩尔比，这样制备的产物分子量不高，无法用于通用塑料。

因此，发明一种新的聚乳酸基高弹性共聚物的制备方法显得尤为重要。

发明内容

本发明目的在于提供一种聚乳酸基高弹性共聚物的制备方法，该制备方法简单经济，原料丰富易得，易于工业化生产。

本发明提出的一种聚乳酸基高弹性共聚物的制备方法，具体步骤如下：

(1)聚乳酸(PLA)基体的制备：将乳酸置于真空反应釜中，在催化剂作用下发生直接缩聚反应，真空度为1-2Kpa，温度为100-120℃，反应2-6小时，然后抽真空，将真空度控制到100Pa以下，在140-180℃温度，继续反应3-25个小时，得到聚乳酸基体；

其中，催化剂加入量为乳酸质量的0.04-0.1wt％；

反应如(1)式所示：

(2)共聚物预聚物(HO-PLA-R₁-PLA-OH)的制备：在步骤(1)的反应体系中加入10％-50wt％的聚多元醇，真空度为1-2Kpa，温度为120-160℃，反应时间为2-8小时，得到共聚物预聚物；

反应如(2)式所示：

(3)共聚物预聚物的扩链反应：在步骤(2)的反应体系中加入异氰酸酯和扩链剂，在N₂气氛中进行扩链反应，反应温度为130-160℃，反应时间为10-300分钟，即得到目标产物；

其中，共聚物预聚物与异氰酸酯质量比为10∶1。扩链剂为多元醇时，-NCO/-OH的摩尔比略大于1，即-NCO/-OH＝1.00-1.05；扩链剂为多元胺时，-NCO/(-OH+-NH₂)的摩尔比略大于1，即-NCO/(-OH+-NH₂)＝1.00-1.05。

反应如(3)或(4)式所示：

本发明中，步骤(1)中所述的乳酸为L-乳酸或D-乳酸中的一种或两种。

本发明中，步骤(1)中所述的催化剂为辛酸亚锡、氯化亚锡、钛酸四丁酯、三氧化二锑、氯化锗或以锡、锑或锗元素为配位中心形成的鳌合物中的一种或几种。