[发明专利]全同立构聚乳酸及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于获得全同立构丙交酯聚合物的聚合方法。本发明还涉及所述聚合物以及其在已知应用中的用途，特别是在包装、织物和耐用品领域中的用途。

背景技术

在20世纪中叶，基于石化产品的合成聚合物具有非常重要的工业影响。尽管这些材料具有许多优点，但仍然存在两种缺陷有待解决：为了制造这些材料而使用不可再生资源，和这些材料寿命结束时的利用。因此，考虑到其固有性质，可生物降解聚合物已成为重要替代品，并且从这些材料的合成及加工两者的观点来看，已经取得了重大进展。而且，可生物降解聚合物被用于许多应用如包装和织物。在各种可降解聚合物中，聚乳酸(PLA)是最普遍使用和研究的之一。

即使其为均聚物，聚乳酸也可在其立体规整性(stereoregularity)方面改变其结构。由L-丙交酯的聚合得到的聚L-乳酸和由D-丙交酯的聚合得到的聚D-乳酸为具有全同立构立体规整性的对映异构体，而内消旋丙交酯的聚合得到间同立构聚乳酸。

US 6,166,169涉及通过选自包括丙交酯、内酯、环状碳酸酯和环状酸酐的组的至少一种单体的聚合得到的脂族聚酯。

现有技术中遇到的与聚乳酸聚合物有关的问题之一在于它们低的耐热性。采用这些树脂随后制造的产品在它们暴露于高于它们的玻璃化转变温度的温度时往往容易变形。当通过合成制造的聚乳酸的聚合物具有非常低的结晶度时，该低的耐热性甚至更加显著。从而，聚乳酸聚合物或树脂不总是适合于高温应用，例如用于热饮料的杯子、热物质的包装或者意图在微波炉中使用的包装。因此，目前，这些聚乳酸聚合物具有若干缺点，特别是在聚合物链中引入的高的插入缺陷率和外消旋缺陷率。因此，需要制造具有较低的插入缺陷率和外消旋缺陷率的聚乳酸聚合物。现在，看来溶液聚合方法未真正容许以合理的经济成本获得这样的聚乳酸聚合物。事实上，溶液聚合方法具有反应时间通常长，和在聚合工艺结束时需要将所获得的聚合物与溶剂分离的缺点。因此，需要开发不具有上述缺陷，同时可获得在聚合物链中具有非常低的插入缺陷率的聚乳酸聚合物的工业聚合方法。

本发明的目的在于提供制造具有低的立构规整度(tacticity)缺陷率的全同立构聚乳酸的本体聚合方法。

本发明的另一个目的在于提供制造具有改进的结晶性的全同立构聚乳酸的本体聚合方法。

本发明的另一个目的在于提供制造具有改进的耐热性的全同立构聚乳酸的本体聚合方法，以及可由其制造的物品。

本发明的再一个目的在于提供制造具有改进的刚性的全同立构聚乳酸的本体聚合方法。

上述目的中的至少一个采用本发明实现。

因此，本发明具有改正上述缺点中的至少一个的目的。

具体实施方式

申请人已经发现如果按照本发明的本体聚合的条件实施丙交酯的聚合，则得到具有非常低的立构规整度缺陷率的聚乳酸聚合物。此外，本发明的本体聚合方法特别适合于工业利用。事实上，其允许聚合物的快速制造，并且允许在任选干燥的情况下对聚合物进行直接利用，这与溶液方法相反，在所述溶液方法结束时，必须将所获得的聚合物与溶剂分离，这一方面增加工艺复杂性，另一方面影响其收益性。

申请人还发现，由于其结晶性，可将根据本发明的聚乳酸在较高温度下干燥，并且因此具有提高的生产率。干燥的效果使得可避免该产物在其加工期间通过水解而降解，并且因此保持该产物的机械性质。结晶度的这种提高还便利于产品的包装和存储阶段。

本发明涉及用于获得以下的本体聚合方法：

-数均分子量为60000-200000的L构型聚乳酸，其具有占聚L-乳酸0-0.5重量％的式(Ia)的二聚体单元D-D百分数，和占聚L-乳酸0-2.5重量％的式(II)和(III)的二聚体单元D-L和/或L-D百分数，

或

-数均分子量为60000-200000的D构型聚乳酸，其具有占聚D-乳酸0-0.5重量％的式(Ib)的二聚体单元L-L百分数，和占聚D-乳酸0-2.5重量％的式(II)和(III)的二聚体单元D-L和/或L-D百分数，

所述方法特征在于实施本体聚合，所述本体聚合由如下组成：在170-200℃的温度下和在引发剂的存在下，使具有至少99.5重量％的L或D光学纯度的L-L或D-D立体化学构型的相应丙交酯与至少一种催化体系接触5-75分钟的反应时间，以形成聚L-乳酸或聚D-乳酸。

根据本发明，将D聚合物中二聚体单元LL的百分数或L聚合物中二聚体单元DD的百分数定义为“插入缺陷百分数”。