[发明专利]一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法

说明书

本发明公开了PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法，将PLA树脂、PPC树脂和HBP衍生物混合，进行熔融共混，然后冷却至室温，即得到PLA/PPC/HBP衍生物共混物；所述HBP衍生物的化学结构式如式(Ⅰ)所示。本发明采用熔融共混法制备了PLA/PPC/HBP衍生物共混物，该共混物的断裂伸长率得到了提高。当HBP衍生物的加入量为2.0wt.％时，与纯PLA/PPC树脂相比，PLA/PPC/HBP衍生物共混物在保持拉伸强度基本不变的情况下，断裂伸长率提高367％；PLA与PPC的ΔTg由18.9℃减小到15.69℃。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别是指一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法。

背景技术

随着全球石油资源的日益减少，石油化工生产中排放的温室气体使得温室效应愈发严重，同时，大量废弃塑料造成的“白色污染”对土壤、水源以及空气造成了很大影响，使得近年来环境友好型材料的开发利用得到广泛的重视。聚乳酸(PLA)可由非粮玉米等生物材料发酵生产，不依赖于有限的石油资源，同时其具有的生物降解性使得废弃后对环境的污染大大减小。在材料性能方面，PLA拉伸强度高，但是韧性极差，限制了其成型加工后的应用。

二氧化碳-环氧丙烷共聚物(PPC)是一种可降解高分子材料，其合成过程中消耗CO₂，有效抑制温室效应，近年来也被广泛研究。PPC的拉伸强度低，但是其韧性极好。本实验通过PLA与PPC共混的方法，借助PPC来改善PLA的韧性。但是由于PLA与PPC极性相差较大，二者部分相融，使得共混后改性效果不明显。

超支化聚合物(HBP)作为近年来新发展起来的一种新型聚合物，与线性聚合物相比，具有很多独特的优势，例如：三维类球形结构、大量活性末端基团、内部具有空腔、支化点多和分子链不易缠结等特点。本实验采用硬脂酸改性超支化聚酯，使其末端基团带有较长支链。然后使用长支链超支化聚酯(HBP衍生物)改性PLA/PPC共混物。希望通过长支链型HBP衍生物的三维立体结构、高反应活性和末端的长支链改善PLA与PPC的相容性，同时提高共混物的力学性能，进而扩大其应用以代替石油基材料，将显著减少对石油资源的依赖并减少白色污染，有利于可持续发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法，采用本发明的制备方法制备得到的PLA/PPC/HBP衍生物共混物的冲击强度和断裂伸长率均得到了提高。

基于上述目的，本发明提供的一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，将PLA树脂、PPC树脂和HBP衍生物混合，进行熔融共混，然后冷却至室温，即得到PLA/PPC/HBP衍生物共混物；

所述HBP衍生物的化学结构式如式(Ⅰ)所示：

其中，R1为：

在本发明的一些实施例中，所述HBP衍生物采用以下方法制备得到：2,2-二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷在催化剂的作用下合成HBPE；然后采用硬脂酸对HBPE进行改性，得到HBP衍生物；

所述HBPE的化学结构式如式(Ⅱ)所示：

其中，

在本发明中，以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)为原料，以对甲苯磺酸(P-TSA)为催化剂，采取熔融缩聚“一步法”合成以TMP为核的HBPE，反应示意图为：

其中，R2为：

在本发明中，采用硬脂酸对HBPE进行改性，得到了长支链型超支化聚酯(HBP衍生物)目标产物，合成反应示意图为：