[发明专利]一种高熔点立构复合聚乳酸材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高熔点立构复合聚乳酸材料的制备方法，属于生物降解高分子材料领域。

背景技术

聚乳酸是一种可再生的环保型塑料，具有良好的生物相容性，在自然界中能够降解，是一种可以塑性加工且具有较高的强度的高分子材料；商业化的左旋聚乳酸PLLA的玻璃化转变温度T_g大约在60℃左右，熔点在155~175℃左右，因此在耐热性方面、机械性能上的缺陷会限制聚乳酸材料的应用范围；基于聚乳酸的热性能、机械性能比较差，众多研究人员尝试了很多方法来提高这些性能，比如将它与其它单体进行共聚，两种分子链之间可以通过特殊的分子链间氢键作用力的作用，生成一种立构复合物---SC-PLA具有与普通PLLA及其衍生物完全不同的性能；立构复合材料是由有相同组成及不同立体构型的两种组分混合而成形成具有独特性能的一类聚合物材料，聚乳酸立构复合物SC晶体熔点高达230℃，具有优良的耐热稳定性、高机械性能和稳定的降解特性；光学纯度、比例、制备方式、分子量等会影响SC晶体的形成，光学纯度是一个影响聚乳酸及立构复合物结构和物理特性的重要因素，目前国内外学者对于光学纯度对SC晶体的影响研究并不多而且也不系统，另外对于SC晶体的实际应用方面等的研究也比较少。

我们可以通过PDLA与PLLA的共混溶液及它们的熔融态共混物得到SC晶体，—般认为分子链间的氢键作用力是形成SC晶体的主要原因之一；许多因素还会影响立构复合的形成，比如形成条件，分子量以及分子链结构，当PDLA和PLLA分子量比较高时，立构复合会受到均聚物结晶的影响，其中两条构型相反的分子链会平行排列并且会折叠，从而能够形成立构复合晶体；广角X射线衍射图谱中，发现SC的衍射峰与PLLA和PDLA的衍射峰是明显不同的，SC晶体12o、22.4o处均有特征峰的存在，而PLLA在16.7^。、19.4^。上会出现衍射峰；SC与普通PLLA另一个显著的不同的地方是前者的熔点大约在230℃左右，而普通PLLA的熔点却只有180℃左右。

最近几年来，有关PLA结晶性能的研究已成为热点问题之一，可以通过不同的途径来提高PLA的结晶速率，这些具有很高的理论研究价值。而另外一方面也能够很有效地指导实际的生产，在现实应用中同样具有非常重要的地位。

发明内容

以L-乳酸为原料，将乳酸脱水、齐聚、裂解，得到粗品L-丙交酯，然后再将粗品L-丙交酯提纯，生成白色针状的L-丙交酯；将L-丙交酯作为单体，然后再以三羟甲基乙烷作为引发剂，进行开环聚合，生成三臂支化左旋聚乳酸预聚物，再采用端基活化对预聚物进行端羟基活化，将活化后的预聚物与D-丙交酯进行开环聚合，通过改变D-丙交酯的用量，合成不同分子量的三臂支化左旋聚乳酸-右旋聚乳酸嵌段共聚物。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高熔点立构复合聚乳酸材料的制备方法，其特征在于将提纯后的L-丙交酯和引发剂进行开环聚合生成三臂支化左旋聚乳酸预聚物，再采用端基活化对预聚物进行端羟基活化，将活化后的预聚物与D-丙交酯进行开环聚合，合成三臂支化左旋聚乳酸-右旋聚乳酸嵌段共聚物。

所述的引发剂为三羟甲基乙烷。

丙交酯制备方法分为脱水、催化剂齐聚和裂解三部分。

所述催化剂为四苯基锡，用量为L-乳酸质量的0.2%~0.3%。

丙交酯的提纯：将粗L-丙交酯在溶剂中完全溶解之后，过滤、静置结晶、抽滤、干燥得到无色透明针状晶体。

所述的溶剂为乙酸乙酯。

所述的活性预聚物为三臂支化PLLA-SnOct。

具体而言，一种高熔点立构复合聚乳酸材料及其制备方法，按照下述步骤进行：

1.丙交酯的合成：由乳酸制备丙交酯的实验过程主要分为脱水、齐聚和裂解三部分。

（1）脱水：①首先将将所有仪器洗净，称量药品用量，搭建实验装置；在500mL的四口烧瓶中安装温度计、搅拌系统、冷凝接收系统、恒温水浴装置、真空系统、通氮系统、电加热、控温系统；②读取大气压数据，开启真空泵检测系统密封性；③加入350mLL-乳酸，开启搅拌并调至合适转速；④逐渐升温至130℃，常压，自来水冷凝，搅拌下脱水，用时1-2h。

（2）齐聚：加入预先准备好的催化剂四苯基锡，以L-乳酸为基准，加入催化剂量为L-乳酸质量的0.2%~0.3%，开启真空缓慢减压至真空度700mmHg，缓慢升温至140℃，用3-4h完成乳酸脱水缩合，得到低聚L-乳酸。