[发明专利]耐物理老化的聚乳酸管材、其制备方法及应用

说明书

本发明揭示了一种耐物理老化的聚乳酸管材、其制备方法及应用。所述聚乳酸管材是中空管状形态的，并且，所述聚乳酸管材包含0wt％～85wt％结晶相和15wt％～100wt％非晶相；所述非晶相包含5wt％～75wt％亚稳相，所述亚稳相于红外光谱图内的特征峰出现于918cm^‑1处。本发明的聚乳酸管材具有耐物理老化的特点，储存前后的屈服强度、断裂伸长率的变化率均较小，取向度较高，由此得到的一次性吸管、医用导管等不仅具有相当于或优于现有聚乳酸管材的强度，同时又兼具优异的耐物理老化性，可在仓储物流阶段保持尺寸和性能的稳定性，同时其制备工艺利于规模化生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸材料，具体涉及一种耐物理老化的聚乳酸管材、其制备方法及应用(一次性吸管、医用导管等)，属于中空管材技术领域。

背景技术

随着全球石油工业的蓬勃发展，每年都有大量石油基聚合物制成管材，用于工业、医疗及日常生活等领域。其中，一次性塑料吸管和医疗导管的应用，因其“用完即扔”的便利性，极大的方便了人们饮食生活以及提高了医疗卫生的安全性。然而，石油基树脂本身及相关助剂析出对卫生安全的不确定性，以及石油基树脂的不可降解性对环境造成的“白色”污染，都对石油基树脂在日常饮食生活和医疗卫生领域的广泛应用蒙上阴影。因而，开发生物基可降解树脂管材显得尤为必要。

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，在自然界中可降解成乳酸，经过微生物分解，最终形成二氧化碳和水，是经美国食品药品监督管理局认证的生物可降解聚合物之一。在组织工程、医疗卫生、软包装及一次性吸管等诸多领域具有广阔的应用前景。其中，医用导管、一次性吸管都不同程度地要求聚乳酸管具有足够长的机械性能保持时间(货架期内保持机械性能的稳定)。然而，众多文献(Macromolecules2007，40，9664-9671；Macromolecules 2019，52，8878-8894；Polymer 2020，186，122014；Macromolecules 2019，52，5429-5441；J Polym Sci Pol Phys 2016，54，2233-2244)报道聚乳酸作为一种半结晶聚合物，非晶相在玻璃化转变温度以下极易发生物理老化现象，使得材料急剧变脆。其中，物理老化是分子链段自发地从非平衡态向平衡态转变的过程，其本质是自由体积的降低。这使得聚乳酸制品在仓储物流阶段(货架期)极易发生物理老化导致制品急剧变脆。然而，目前通过工艺的优化开发耐物理老化的聚乳酸管材还未见报道。

聚乳酸管制备的公开报道比较多，这里主要探讨聚乳酸吸管的相关专利。例如，CN108976731 A报道了一种聚乳酸透明吸管的制备方法，通过优选少量特殊分子量的聚环氧乙烷，增加PLA树脂的韧性和可加工性，同时保持了PLA树脂的高透明性。CN 111040398 A报道了针对现有聚乳酸吸管材料存在的力学性能差、耐热温度低、易降解、储存过程中易滋生有害微生物等问题，提供了一种聚乳酸/聚羟基脂肪酸酯可降解吸管及其制备方法，该专利通过复配环氧大豆油、竹粉等形成具有性能优势的共混配方，并在现有的吸管制备工艺(挤出、牵引)下得到性能优异的吸管。CN 111410826 A报道了针对现有聚乳酸制品存在的抗菌型不持久、性能硬而脆等问题，提供了一种可降解抗菌聚乳酸环保吸管及其制备方法。该专利优势在于引入聚己内酯增强聚乳酸耐热稳定性和韧性，辅以纳米银增强聚乳酸的抗菌性能。TW1693048 B和US 2020/0253403 A1报道了一种由植物纤维粉体和聚乳酸(或者/包含聚丁二酸丁二醇酯)共混制备的环保吸管。不同于传统的塑料吸管，该吸管来源于非石油基原材料；当掩埋于土壤中时，会被微生物分解。

以上公知技术尽管都能制备聚乳酸吸管，但在目前技术条件下，聚乳酸吸管因其制备工艺(熔融挤出、牵引、冷却、切断)未从耐物理老化的本质出发而进行严格设计和控制，很容易在仓储物流阶段(货架期内)发生物理老化导致急剧变脆；因此，有必要开发新的耐物理老化的聚乳酸管材料及其制备方法以满足各种应用对其提出的综合性能的较高要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐物理老化的聚乳酸管材、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。