[发明专利]一种完全生物降解交联型聚乳酸基热塑性弹性体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种完全生物降解交联型聚乳酸基热塑性弹性体及其制备方法，属于高分子材料合成技术领域。通过以右旋丙交酯或左旋丙交酯、星型PBAT活化中间体为原料，分别制备星型PLLA‑PBAT‑PLLA三嵌段共聚物与星型PDLA‑PBAT‑PDLA三嵌段共聚物，将两种嵌段聚合物熔融状态下均匀混合得到PLA‑PBAT复合共聚酯弹性体。PDLA‑PBAT‑PDLA三嵌段共聚物的PDLA链段与PLLA‑PBAT‑PLLA中的PLLA链段形成SC晶体，提高体系中的相作用力，并且PLA和PBAT都具有优异的生物相容性和生物降解性，得到的交联型聚乳酸基热塑性弹性体有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种交联型聚乳酸基热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)，是以农作物果实或者农作物秸秆为原料，从中提取、发酵后得到乳酸单体，再通过化学合成而得到的脂肪族聚酯，作为一种生物来源、可降解的高分子材料，聚乳酸在自然环境下最终可分解为H₂O和CO₂，不会对环境造成污染。另外，聚乳酸优异的生物相容性和生物降解性使其在生物医学领域有着广阔的应用前景。聚乳酸具有较高的拉伸强度(>60MPa)，易加工成型，且价格相对PBAT便宜。

PBAT是一种芳香族-脂肪族共聚酯，兼具PBA和PBT的特性，有较好的延展性和断裂伸长率，是一种良好的可生物降解弹性体；它易被自然界中的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，最终形成水和二氧化碳，对环境友好，可减缓目前塑料制品所带来的白色污染问题，因此PBAT制品的研究受到新型材料产业界的广泛关注。但PBAT拉伸强度低，只有30MPa左右，限制了它在弹性体领域的应用。

因此，将PLLA-PBAT-PLLA嵌段聚合物和PDLA-PBAT-PDLA嵌段聚合物混合，制备交联型弹性体，兼具PBAT和PLA的性能优势，该弹性体材料将具有较高的弹性和强度。

中国专利(CN102702696A)公开了一种全降解生物材料及其制品，其中PBAT的含量为75-90％，剩余含量则为PLA。由于两种材料本身的相容性较差，该生物材料强度不够理想。而中国专利(CN103254597)通过PLA、PBAT和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合，同时，聚己内酯(PCL)、EVA与PLA接枝共聚物以及植物油多元醇改善体系的稳定性，相容性问题得到很好的解决，所制备的材料具有较好的拉伸强度和韧性，易于加工，但是体系的组成较多，配方复杂。

发明内容

本发明的目的之一是提供在现有技术基础上制备一种完全生物降解交联型聚乳酸基热塑性弹性体及其制备方法。其可用作商业弹性体材料，可完全降解，；制备工艺简单易操作。

一种完全生物降解交联型聚乳酸基热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于它是由两星型共聚物熔融共混的方法得到的，两个星型共聚物的结构示意如下：

C(PBAT-Co-PDLA)₄C(PBAT-Co-PLLA)₄

一种完全生物降解交联型聚乳酸基热塑性弹性体的制备步骤为：

(1)星型PBAT活化中间体的制备

将1,6-己二酸、对苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇加入反应瓶中，通N₂保护，盐浴加热到160℃，待反应瓶中物料完全熔融后，将催化剂钛酸四丁酯(分散在三氯甲烷中)加入反应瓶，抽真空，梯度升温至230-240℃，恒温搅拌反应3-4h，产物用氯仿溶解，加入甲醇析出沉淀，将沉淀烘干，得到PBAT。其中1,6-己二酸、1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯单体摩尔比为2-3:2-3:10。