[发明专利]一种三元无规共聚物增韧聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其加工成型领域，具体涉及一种三元无规共聚物增韧聚乳酸（PLA）树脂复合材料及其制备方法，本发明还涉及三元无规共聚物的制备。

背景技术

PLA是由人工合成的热塑性的脂肪族聚酯，并且合成它的单体乳酸是由淀粉发酵而来。PLA具有优良的生物降解性和生物相容性，在环境中最终分解为CO₂和H₂O，对环境没有污染，因此成为降解材料的研究热点之一。早在50年代就开始了PLA的合成及应用研究。70年代开始合成高分子量的具有旋光性的D或L型PLA，并用于药物制剂和外科等方面的研究，同时为克服PLA单靠分子量及其分布来调节降解速度的局限，开始合成以PLA为主的各类共聚物。进入80年代以来，随着PLA及其共聚物的应用领域的不断扩大，对其合成机理、不同结构及组成的共聚物的合成及应用研究日益扩大。并且随着在医用方面的研究和应用的不断深入，PLA开始向降解塑料方面发展。90年代至今，国际市场相继出现5种牌号的PLA树脂，分别是：（1）CPLA-大日本油墨与化学公司（Dainipponlnk&Chemical）产品；（2）LACEA-三井化学公司（MitsuiToatsu）产品；（3）LACTY-日本岛津制作所产品；（4）Ecopla-CargillDow公司产品；（5）Heplon-美国Chronopol公司产品。其中CargillDow公司的生产能力最大，已达到14万吨/年。随着PLA进入工业化的生产阶段，PLA将如同其他通用塑料一样被应用到国民经济建设的各个领域，必将成为现行通用塑料的良好替代品。国内现在对PLA的研究和开发非常活跃，浙江海正生物材料有限公司与中国科学院长春应用化学研究所合作完成了乳酸聚合制备聚乳酸，聚乳酸加工及改性的一系列开发工作，完成了5000吨/年聚乳酸的工业化装置的生产运行，所得产品性能与国外产品相当。

聚乳酸由于其具有良好的生物相容性和降解性，PLA已经广泛用于生物医学领域，例如用做手术缝合线，骨科固定材料，药物缓释和组织培养等。有的已有正式产品投放市场，有的处于临床试验阶段，但大量研发仍处于实验室的阶段。PLA是一种热塑性的聚合物，能采用通用的方法，如挤出、模塑、浇注成型、纺丝、吹塑等进行加工。因此，可以代替现有的石油基塑料制品，解决环境污染的问题。但是，现阶段PLA的应用仍然受到限制，这主要由于聚乳酸存在许多缺点：（1）机械性能：聚L-丙交酯（PLLA）是与PS、PET性能相近的热塑性结晶高聚物，但性脆，抗冲击性差。并且外消旋聚乳酸（PDLLA）是非晶高分子，力学强度明显低于PLLA。（2）加工性能：PLA对热不稳定，即使在低于熔融温度和热分解温度下加工也会是分子量大幅下降。（3）价格贵：乳酸价格及其聚合工艺决定了PLA的成本较高。其制品若用于生物医学还是具有一定的市场。但是，要是PLA作为通用塑料，其价位还很难被市场所接受。为克服上述缺点，改善PLA材料的机械性能和加工性能，以及降低PLA的成本，人们已经在PLA改性方面做了许多工作。

聚乳酸（PLA）作为一种来源于可再生资源的热塑性脂肪族聚酯，不仅具有良好的生物相容性和生物降解性，同时也拥有可比拟通用高分子材料的力学强度和加工性能，因此无论是在生物医用材料领域还是通用塑料领域，PLA都展现出广阔的应用前景。特别是近年来，随着生产规模的增大，成本的降低，PLA被认为是石油基高分子材料的理想替代品而引起人们极大的关注。然而，作为一种硬而脆的材料，PLA柔韧性和抗冲击性能较差，这极大的限制了其在以上领域的广发应用。针对这一缺陷，人们在PLA物理共混改性方面做了大量的研究和开发工作。

本发明正是基于以上理论基础的同时，采用乳液聚合的方法合成了三元无规共聚物增韧剂，通过对三元无规共聚物纯化处理后，经过双螺杆挤出机的分散和塑化作用，最终加工成料粒，得到高韧性、高抗冲击性、易于成型的PLA产品。

发明内容

本发明所涉及的方法是采用乳液聚合的方法合成了三元无规共聚物增韧剂，通过对三元无规共聚物纯化处理后，经过高速搅拌混合均匀，再经过精密计量器双螺杆挤出机的分散和塑化作用，最终加工成料粒，得到高韧性、高抗冲击性、易于成型的PLA复合材料。

本发明的另一个目的在于提供上述复合材料的制备方法，具体步骤如下：

一、三元无规共聚物的合成与纯化

（1）.将过硫酸钾（KPS）和十二烷基硫酸钠（SDS）分别溶于去离子水，45~55℃下完全溶解以待备用。