[发明专利]一种聚乳酸改性材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸改性材料的制备方法，包括以下步骤：（1）在氮气保护下，将聚乙二醇甲基丙烯酸酯溶于有机溶剂中，加入催化剂，恒温密闭聚合，将溶液倒在玻璃板上，真空干燥后得到PP共聚物；（2）取丙交酯和PP共聚物，加入催化剂辛酸亚锡，在130～150℃、真空条件下反应15～24h，即得。本发明用聚乙二醇甲基丙烯酸酯（MMA‑PEG）自聚物PP来改性聚乳酸合成PP‑PLA聚合物，合成原料乳酸来源广泛，减少了聚合改性的成本，并使PLA的亲水性和机械性能得到了改善。适当的加入PP使其断裂伸长率提高柔韧性增加，依然具有生物相容性、生物降解性，有望应用到日常生活可降解塑料、医学用具等方面。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸改性材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

塑料制品在人们的生产生活中得到广泛应用，在给人们带来极大方便的同时也形成了白色垃圾，造成严重的环境污染。可降解塑料的研究和开发成为解决白色污染的理想途径，可降解塑料在废弃后能在自然的条件下自动完全分解，其可分解成CO₂和H₂O，最终消失于自然界中，对环境无污染。

聚乳酸（PLA）作为基体的可降解塑料是目前最常见也是应用最广泛的生物可降解塑料，因其具有良好的可降解性和生物相容性以及优良的力学性能，是取代通用塑料的重要材料之一。但由于PLA自身结构使其不具备亲水性且力学脆性大、结晶度高等，对其进行改性成为研究重点，其中聚乙二醇改性聚乳酸方法较为常见且有效。中国专利CN104892909A公开了一种使用聚乙二醇单醚和L,D-丙交酯为原料制备聚乙二醇单醚-聚乳酸嵌段共聚物的方法，得到的产品分子量、吸湿度有了改善，但其机械性能依然有限。中国专利CN103980466A公开了一种生物降解聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物的制备方法，其中使用了甲基吡咯烷酮作为有机溶剂，其沸点高、难挥发，容易造成溶液残留，影响聚合物安全性、结构性质。常规聚乙二醇改性聚乳酸，其机械性能与亲水性均存在局限。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种聚乳酸改性材料，及其制备方法。本发明采用低沸点有机溶剂，通过引入聚乙二醇甲基丙烯酸酯（MMA-PEG）改性聚乳酸材料，增加聚乳酸亲水基团，又可进一步改善其机械性能，制备出的PP改性PLA聚合物具有良好的亲水性和机械性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚乳酸改性材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在氮气保护下，将聚乙二醇甲基丙烯酸酯（MMA-PEG）溶于有机溶剂中，加入催化剂，55～60℃恒温密闭聚合4～8h，55～60℃恒温减压蒸馏至溶液具有一定的粘度（11～13Pa·s），将溶液缓慢倒在玻璃板上铺展均匀，真空干燥后得到PP共聚物（其分子式如图1所示），研磨、过500目筛，待用；

优选的，所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯的分子量在360～500；

所述有机溶剂选自四氢呋喃、氯仿；

所述催化剂选自偶氮二异丁氰、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化氢中的一种或多种，优选过氧化二苯甲酰；催化剂的加入量为0.1%（重量百分数）；

所述减压蒸馏时的反应压强为3～5KPa；

优选的，所述密闭聚合的时间为6～7h；

（2）取丙交酯和PP共聚物，聚乙二醇甲基丙烯酸酯与丙交酯的质量比为1：8～20，加入催化剂辛酸亚锡，在130～150℃、真空条件下反应15～24h；反应结束后，产物用有机溶剂溶解，石油醚沉析，真空干燥，即得聚乳酸改性材料——PP-PLA共聚物。

所述辛酸亚锡的用量为丙交酯重量的0.1%。

所述有机溶剂选自四氢呋喃、氯仿。