[发明专利]一种聚乳酸改性材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸改性材料的制备方法，通过熔融共混含有右旋聚乳酸的聚氨酯弹性体和左旋聚乳酸基体，获得聚乳酸改性材料。由于聚氨酯弹性体分子链上右旋聚乳酸组分与左旋聚乳酸基体形成立构复合晶体，提高两相的相容性和界面相互作用力，同时极大程度改善聚氨酯弹性体在左旋聚乳酸基体中的分散状况。实验结果表明：该改性材料的韧性大幅度提高，同时拉伸强度依然保持在较高的水平。此方法简单易行，可控性强，可以实现工业化生产，且所制备的复合材料完全生物可降解，绿色环保。

技术领域

本发明属于可降解高分子材料改性技术领域，具体涉及一种聚乳酸改性材料的制备方法。

技术背景

聚乳酸是一种天然可降解的生物基聚合物，由于其具有生物相容性、生物降解性和优异的力学性能等，广泛用于医疗、工业和食品包装行业等领域。但聚乳酸材料还存在韧性差的缺点，需要对其进行增韧改性，才能满足作为结构材料使用的要求，拓展其应用领域。

聚乳酸是种手性高分子，将左旋聚乳酸与右旋聚聚乳酸混合时可形成立构复合晶体。立构复合晶体是一种分子链排列规整的晶体，分子链之间的相互作用力很强。在聚乳酸共混材料界面形成立构复合晶体，可同时提高界面相容性和强度，提升热稳定性能、力学性能和结晶性能等。四川大学的研究者(201810252684.2)将弹性体、左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和催化剂进行反应共混，通过偶联接枝反应将聚乳酸分子连接弹性体上，在两相界面形成立构复合晶体，获得高韧性的聚乳酸改性材料，但制备过程过于繁琐，接枝效率低，大部分右旋聚乳酸以游离的形式存在基体中。

本发明用含右旋聚乳酸的聚氨酯弹性体与左旋聚乳酸塑料进行简单的熔融共混，聚氨酯弹性体分子链上的右旋聚乳酸组分与左旋聚乳酸基体形成立构复合晶体，改善聚氨酯弹性体在左旋聚乳酸基体中的分散，同时提高两相的相容性和界面相互作用力。所述的聚乳酸共混改性材料在韧性大幅度提高的基础上，其拉伸强度也能维持在较高水平。此种方法操作工艺简单，可实现工业化生产且所制备的复合材料完全生物可降解，绿色环保。

发明内容

本发明为了避免上述现有技术所存在的不足之处，旨在提供一种聚乳酸改性材料的制备方法。本发明操作简单易行，可控性强，可实现工业化生产，且制备的材料分散性好，两相的相容性和界面相互作用同时大幅度提高，材料具备高强度、高缺口冲击强度和高断裂伸长率。

本发明聚乳酸改性材料的制备方法，将含有右旋聚乳酸的聚氨酯弹性体和左旋聚乳酸基体通过熔融共混的方式混合，聚氨酯弹性体分子链上的右旋聚乳酸组分与左旋聚乳酸基体形成立构复合晶体，以提高两相的相容性和界面相互作用力，同时改善聚氨酯弹性体在左旋聚乳酸基体中的分散状况。

本发明聚乳酸改性材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在手套箱中，将干燥的右旋丙交酯、1,4-丁二醇和辛酸亚锡加入反应器中，在氮气氛围保护下于120℃反应12～24h；反应结束后，用氯仿将产物溶解，然后加入到10倍于氯仿质量的冷甲醇中，沉淀后抽滤，60℃下真空干燥24～48h，得到右旋聚乳酸二元醇；

所述右旋聚乳酸二元醇的结构式为：

所述右旋聚乳酸二元醇的的分子量为1000～4000g/mol。

步骤1中，辛酸亚锡的摩尔量为右旋丙交酯摩尔量的0.1％～0.5％；右旋丙交酯与1,4-丁二醇的质量比为15:1～50:1。

步骤1中，所述冷甲醇为10℃的甲醇。

步骤2：将干燥的聚己内酯二元醇与步骤1制得的右旋聚乳酸二元醇按摩尔比1:1～9:1的比例溶于甲苯中，然后加入六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，加热至80℃反应6～10h，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚物；随后向反应液中加入1,4-丁二醇，80℃下反应10～24h，制得含右旋聚乳酸的聚氨酯弹性体；