[发明专利]一种用于聚乳酸改性的复合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于聚乳酸改性的复合物及其制备方法与应用。从生物基衣康酸出发，在衣康酸分子结构上分别通过反应，制备出了在衣康酸单元上联结有左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和非晶柔性聚酯链段的复合物。当复合物与左旋聚乳酸共混后，在熔融成型加工中，处于衣康酸单元上的相邻的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸链段，在熔体降温过程中能快速形成分子内的立构复合结构，不但能成为加快左旋聚乳酸的结晶过程的成核剂，而且立构复合结构还能起到物理交联点的作用，与联结于衣康酸单元上的非晶柔性聚酯形成软硬段结构，具有对左旋聚乳酸良好的增韧作用。

技术领域

本发明属于高分子材料改性领域，涉及了一种具有提高左旋聚乳酸热变形性，改善韧性的复合功能改性剂的制备方法及应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)又称聚羟基丙酸或聚交酯。通常意义上的PLA为左旋聚乳酸(PLLA)。PLLA是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米、甘薯、土豆等)所提取的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换得到。PLLA具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解。PLLA具有通用高分子材料的基本特性，有着良好的机械加工性能，收缩率低，能够胜任大多数合成塑料的用途，被广泛用于制作包装材料、一次性餐具、家电外壳、纤维、3D耗材等。

PLLA的强度和模量是生物降解高分子材料中最大的，但其韧性差，缺口冲击强度为2-3KJ/m2，断裂伸长率为4％左右；热变形温度低，0.46MPa负荷下仅为54℃。PLLA的性能缺陷严重限制了其应用范围，为了扩大其的应用领域，围绕增韧和提高热变形温度成为PLLA改性技术领域研究的重点。

通常认为，添加成核剂可以改善PLLA的结晶速率、结晶度等，从而有利于提高其热变形温度。目前广泛研发的成核剂体系主要有有机和无机(CN200810041439.3，CN101333331A)成核剂体系。其中有机成核剂主要分为：酰肼类(CN101641409B)、酰胺类(CN101857715A)、羧酸盐类(CN103880627A)和超分子类(CN200910195539.6)。

研究发现聚左旋乳酸(PLLA)和聚右旋乳酸(PDLA)可以形成形成立构复合结构(Stereocomplex Polylactide,sc-PLA)(Macromolecules,1987,20,904-906)。sc-PLA具有结晶诱导期短、速度快的特点，可作为PLLA的成核剂使用(CN102597106B、CN 102838858B)，对制品采用挤出、吹塑等加工工艺有利，而且sc-PLA在晶体厚度小于PLLA均聚物晶体的情况下，Tm却可高达230℃，远高于PLLA的175℃，其制品的热变形温度也提高到160℃(Macromolecules,1991,29,191-197)。

PLLA的增韧技术是改性技术领域的另一重点。PLLA的增韧方法主要有：通过添加小分子酯类或聚乙二醇(PEG)低聚物提高断裂伸长率。

对现有的关于PLLA提高热变形温度与增韧技术的分析可以得出:绝大多数技术在提高热变形温度的同时对增韧考虑较少；反之，现有的增韧技术不但不能提高PLLA的热变形温度，反而使体系结构的规整性下降，结晶能力弱化，使热变形温度进一步降低。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种以衣康酸为骨架的聚乳酸改性复合物，所述的复合物具有如下结构式(I)：

式中，

R₁、R₂选自-OH，或-O-Z，

并且当R₁为-OH时，R₂为-O-Z；当R₁为-O-Z时，R₂为-OH；

或R₁和R₂共同构成＝CH₂；