[发明专利]一种聚乳酸用加工用端羧基超支化聚酯及其制备方法和应用

说明书

本发明属超支化聚合物技术领域，具体公开了一种聚乳酸加工用端羧基超支化聚酯及其制备方法和应用。将柠檬酸、羟基羧酸、二元羧酸、聚酯反应催化剂、带水剂混合均匀进行反应制备端羧基超支化聚酯，其分子量约为1000‑11000g/mol。将该超支化聚酯应用于聚乳酸加工，可将加工温度降低10‑25℃，熔融指数（流动性）提高0.5‑10倍。本发明工艺简单，产物具有可提高聚乳酸流动性、降低其加工温度和抑制聚乳酸在加工过程中降解的作用，可望用于高性能聚乳酸塑料的制备及相关等领域。

技术领域

本发明涉及超支化聚合物及其制备方法技术领域，具体涉及一种聚乳酸加工用端羧基超支化聚酯及其制备方法和应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，是一种新型的生物降解材料。聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，应用领域十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，也可用于服装、建筑、农业、林业、造纸和医疗卫生等领域。缺点是加工温度与其热分解温度接近，在加工过程中分子量容易降解，性能降低明显，如PLA经过180℃下热处理5h，其重均分子量由10.1万急剧下降至3.7万。PLA的熔点通常在155-185℃，加工温度在170-230℃，因此纯PLA在加工过程中常降解，严重影响产品的性能，提高PLA的流动性及高效加工技术成为PLA领域的重大挑战。现有技术中有添加低熔点、低分子量的PLA提高高分子量PLA的流动性和降低加工温度的方法，此方法低分子量PLA用量大、降低温度不明显、且影响高分子量PLA的性能显著；另一种方法就是发明利用高效加工助剂，其中超支化聚酯添加量少、效果明显、且不影响高分子量PLA的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种聚乳酸加工用端羧基超支化聚酯，其结构式如下：

式中，R₁的结构为-OC(CH₂)_nCO-，

R₂的结构为：

n＝2、3、4或6，m＝1、2、3或4，R₁和R₂、R₂和R₂之间的连接均为酯基结构连接。

本发明的另一个目的在于提供了一种前述结构式的端羧基超支化聚酯的制备方法，其全过程的反应式如下所示：

，其中，n＝2、3、4或6，m＝1、2、3或4。

上述制备方法的具体步骤如下：

将二元羧酸、柠檬酸、羟基羧酸、聚酯反应催化剂、带水剂加入到装有冷凝器、搅拌器、分水器和温度计的四颈烧瓶中，在氮气保护条件下加热至140-170℃，在140-170℃下搅拌反应至体系的羟值低于10mgKOH/g，然后趁热真空除去带水剂，停止反应，取出、冷却，即得到端羧基超支化聚酯。

进一步的，所述反应时间为10-20小时。

进一步的，所述的二元羧酸、柠檬酸、羟基羧酸的摩尔比为1：(2～26)：(4～50)。

进一步的，所述二元羧酸为丁二酸、己二酸和戊二酸中的一种或多种。

进一步的，所述羟基羧酸为3-羟基丙酸、4-羟基丁酸、5-羟基戊酸、6-羟基己酸中的一种或多种。

进一步的，所述的带水剂为甲苯、二甲苯、二氧六环、二甲基甲酰胺中的一种或多种，带水剂的用量为二元羧酸质量的3-5倍。