[发明专利]一种辐射接枝长支链聚乳酸及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及生物可降解高分子材料及辐射加工领域，尤其涉及一种辐射接枝长支链聚乳酸及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(Polylactic acid)，简称PLA，是20世纪90年代迅速发展起来的新一代可完全降解高分子材料，它是以微生物发酵产物L-乳酸为单体，用化学合成方法聚合而成的，是热塑性脂肪族树脂的一种。聚乳酸具有优良的生物相容性和可吸收性，无毒、无刺激性，它在自然界中的微生物、水、酸、碱等作用下短期能完全分解，最终产物是CO₂和H₂O，对环境无污染，可作为环保材料代替传统的聚合物材料，受到了世界各国的广泛关注和深入研究。聚乳酸在常温下性能稳定，用作环保高分子材料，可采用通用的塑料加工方法，如挤出、注塑、中空成型等，制成薄膜、片材、泡沫塑料、注塑制品、中空吹塑瓶等，广泛应用于国民经济的发展。PLA由于分子链中长支链少，熔体强度特别低，应变硬化不足，造成了加工困难。针对聚乳酸这一缺陷，有人提出了对其长支链化改性的想法。长链支化聚乳酸(LCB-PLA)是通过在线型聚乳酸(PLA)主链中引入长链支化结构而获得的一种新型PLA材料，长支链的引入，能提高聚乳酸的分子量及储能模量，损耗角tgδ降低，表现为长链支化聚乳酸的熔体强度增加。目前主要的制备方法有定向聚剖、高能辐照、熔融反应挤出等。中国专利CN101597374A提出一种长支化聚乳酸的制备方法，此方法是采用熔融反应法在聚乳酸中加入0.5-1份抗氧剂，0.03-0.06份多官能团单体在较高温度190-210℃条件下共混10-30min制得。但此法是在高温长时间的条件下制得产品，聚乳酸高温长时间下容易降解，加入的抗氧剂会给聚乳酸引入新的基团，不利于保证最终产品的纯洁性。而中国专利CN101735409A提出的方法仅适用于小分子量的PLA(分子量5000-50000)的辐射改性，是为了提高小分子量PLA的力学性能及热稳定性，并且此方法在挤出机中停留时间需要0.5-3小时，停留时间较长；而在小分子量5000-50000范围的PLA几乎没有什么强度，没有可加工性，不具备使用价值。研制出一种生产工艺简单，挤出及切粒过程用时较短，辐照剂量可控，提高材料的熔体强度的长支链聚乳酸，是本技术领域中当前急需研究解决的重要任务。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种辐射接枝长支链聚乳酸，同时也提供其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种辐射接枝长支链聚乳酸，由以下组分按照重量份制备而成：

聚乳酸(PLA)                    98-100份

1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)    0.5-2份

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚乳酸在45-55℃下鼓风干燥烘干24h；

(2)将1，6-己二醇二丙烯酸酯在双螺杆挤出机中加入到熔融的PLA中，双螺杆挤出机的双螺杆转速为60-90rads/min，经挤出、风冷、切粒，密封封存待用。

(3)将步骤(2)制得的粒料在限氧情况下使用Co60源辐照处理，得到长支链聚乳酸产品，辐照剂量为1-50kGy。

所述步骤(2)中的双螺杆挤出机包含10个区，其中各区温度为：一区温度150-170℃，二区温度170-180℃，三区至八区温度180-190℃，九区温度160-175℃，十区温度150-165℃，各区温度的设定应保证双螺杆挤出机工作时扭矩在16-25Nm，出口压力在17-25bar。

所述的聚乳酸为普通市售左旋聚乳酸(PLLA)。

本发明采用HDDA(1，6-己二醇二丙烯酸酯)多官能团单体，使用双螺杆挤出机及恒压稳流供液系统，与PLA进行熔融共混挤出、造粒，将粒料辐照一定剂量，制备长支链聚乳酸。此方法生产工艺简单，挤出及切粒过程用时较短，辐照剂量可控，可制备出所要求的长支链聚乳酸。该长支链聚乳酸的制备方法简单易行，使得制得的材料分子量分布变宽、储能模量增加及损耗角降低，提高了材料的熔体强度。与现有技术相比，本发明具有如下的技术优势：在较低辐照剂量下改性聚乳酸，避免了PLA的辐照降解等不良效应，通过辐照技术，改性后得到的聚乳酸具有了长支链结构，较未改性前具有较高的储能模量，较低的损耗角，其熔体强度随之得到了提升，达到了发明目的。

附图说明

图1为本发明实施例得到的长支化聚乳酸材料与未改性前聚乳酸相比较的GPC谱图