[发明专利]具有优异熔融稳定性的全立构复合聚乳酸材料及其制备

说明书

本发明涉及一种无需任何助剂的具有优异熔融稳定性的线性高分子量全立构复合聚乳酸材料及其制备方法，属于聚乳酸材料领域。本发明提供一种具有优异熔融稳定性的全立构复合聚乳酸材料的制备方法，所述制备方法为：将线性左旋聚乳酸和线性右旋聚乳酸采用熔融共混法制备全立构复合聚乳酸材料，熔融共混温度160～230℃，熔融共混时间10～40min，并且熔融温度和熔融共混时间的选择必须确保线性左旋聚乳酸和线性右旋聚乳酸达到分子水平的混合。本发明提供一种工艺简单高效、无需添加任何助剂的方法来制备具有优异熔融稳定性的线性高分子量全立构复合聚乳酸材料或制品。

技术领域

本发明涉及一种无需任何助剂的具有优异熔融稳定性的线性高分子量全立构复合聚乳酸材料及其制备方法，属于聚乳酸材料领域。

背景技术

从上世纪50年代起，石油基不可降解塑料制品的大量生产和消费大大推动了人类社会的发展，然而随着不可再生石化资源的日益减少、塑料垃圾(尤其是白色污染和微塑料)总量的迅猛增长，地球资源和环境的可持续发展面临巨大的威胁和挑战，因此各国政府纷纷推出针对一次性塑料制品的“禁限塑令”，大力提倡使用绿色环保的生物基可降解塑料。聚乳酸(PLA)是一种可完全以淀粉等可再生植物资源为合成原料、在自然界中可降解为二氧化碳和水的绿色高分子,具有力学性能好、易加工等突出优点，在汽车、电子、一次性用品和生物医药等领域可广泛替代传统高分子。但纯的PLA的性能也存在一些不足，如耐热性差、耐久性不佳等，这严重限制了其在工程塑料领域的应用。

由左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)共混而得的立构复合(SC)晶体由于分子链相互作用更强、链堆砌更紧密，SC-PLA表现出比普通PLA更为优异的耐热性(熔融温度至少比均质HC晶体高60℃)和耐水解性(可在湿热环境中使用较长时间)。熔融加工是工业化制备高分子制品的最主要的成型加工技术，且商品化的PLLA和PDLA的分子链均为线性结构。然而，现有的线性高分子量(重均分子量大于1×10⁴g/mol)SC-PLA由于PLLA/PDLA分子链混合程度低，使得SC-PLA材料的熔融稳定性不佳，在熔融结晶时除SC晶体外还会形成大量的HC晶体，进而导致熔融加工所得的SC-PLA制品的性能不理想，无法满足实际应用需求。

通过向线性SC-PLA中引入增塑剂、增容剂等助剂虽然可以提高其熔融稳定性，使熔融加工制品中形成100％的SC晶体，但助剂的引入不仅会破坏SC-PLA的全生物基和全生物降解性，而且还会严重影响制品的加工和使用性能。公开号为CN108384173A的中国专利公开了一种高分子量SC-PLA材料的制备方法，具体步骤为：先将过氧化二异丙苯、季戊四醇三丙烯酸酯和二硫化四乙基秋兰姆与线型PLLA熔融共混，得到微交联PLLA，再将其与PDLA熔融共混，得到交联的高分子量SC-PLA材料。然而，采用该方法制备SC-PLA时，需要使用有毒的化学品，牺牲了PLA生物基和可完全降解的优势，且成本高，工艺步骤多，不利于工业化应用。因此，在不引人任何助剂的前提下，采用简单高效的加工技术来制备具有优异熔融稳定特性的线性高分子量全SC-PLA对实现SC-PLA的熔融加工成型、拓宽其应用范围具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种工艺简单高效、无需添加任何助剂的方法来制备具有优异熔融稳定性的线性高分子量全立构复合聚乳酸材料(全SC-PLA)或制品。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有优异熔融稳定性的全立构复合聚乳酸材料的制备方法，所述制备方法为：将线性左旋聚乳酸和线性右旋聚乳酸采用熔融共混法制备全立构复合聚乳酸材料，熔融共混温度160～230℃，熔融共混时间10～40min，并且熔融共混温度和熔融共混时间须满足下述要求：

当160℃≤熔融温度＜180℃，25min≤熔融共混时间≤40min；

当180℃≤熔融温度＜200℃，20min≤熔融共混时间≤40min；