[发明专利]聚乳酸共聚物及其制备方法和应用、共混薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚乳酸共聚物及其制备方法和应用、共混薄膜的制备方法，该聚乳酸共聚物主链上包括不饱和二元酸和二元醇的共聚链段；其中，不饱和二元酸包括马来酸、富马酸和衣康酸中的至少一种；二元醇为碳原子数为4～10的二元醇。本发明的聚乳酸共聚物，其相比纯聚乳酸(PLLA)，引入不饱和二元酸和二元醇的共聚物后，聚乳酸共聚物具有极高的柔性，其薄膜的断裂伸长率可达300％以上，约是纯PLLA的55倍；本发明的柔性聚乳酸共混薄膜(与PBAT和PLLA共混)的断裂伸长率为纯聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯和PLLA的3.8和2.8倍，均表现出良好的柔性。

技术领域

本发明涉及聚乳酸材料技术领域，尤其涉及一种聚乳酸共聚物及其制备方法和应用、共混薄膜的制备方法。

背景技术

塑料是最为常用而且最方便的一种包装材料，世界塑料年产量已超过一亿吨，其中约30％用于包装。作为全球最大的塑料生产国与消费国，我国每年塑料制品产量约7500万吨，塑料袋年使用量已超过400万吨，其中约80％的塑料袋在一年内被废弃，回收效益低，且降解周期一般长达百年。这些包装产生的白色污染已经危害到人体健康，自然环境和国民经济发展。生物可降解材料或将成为解决白色污染的关键一环。

在众多生物可降解材料中，聚乳酸(PLA)来源于可再生植物资源，其原料是乳酸，主要由淀粉(如玉米、大米)等发酵制成，可在自然界中循环再生，被产业界一致认定为最具发展前途的绿色新型“生态材料”。由PLA原料制成的产品使用后可在堆肥条件下自行降解成二氧化碳和水，而且降解产物经植物的光合作用可再次形成淀粉等物质，从而实现洁净的碳循环。同时PLA还具有优良的物理性质以及生物相容性和生物吸收性，但这些性质都受其立体化学和分子量的强烈影响。

目前，工业生产PLA的最常见途径是丙交酯的开环聚合，其反应原理如下所示：

首先，乳酸分子间脱水生成低分子量齐聚物，在180～230℃下裂解生成环状丙交酯，经丙交酯开环聚合制得PLA。该法制备出的PLA分子量高，机械强度好，但成本较高。丙交酯的开环聚合生产工艺冗长，工艺复杂，特别是在丙交酯精制中需多次提纯与重结晶，耗用大量溶剂，且产品效率低。

现有技术中还公开了直接缩聚法合成PLA，其具体反应原理如下所示：

PLA的直接聚合是典型的缩聚反应，反应体系中存在着游离乳酸、水、低聚物及丙交酯的平衡。然而，除非使用有机溶剂进行冷凝水的共沸蒸馏并且聚合时间非常长，否则常规的乳酸缩聚不会充分提高分子量。熔融缩聚法可以得到具有一定力学性能的高分子量的PLA，不仅工艺简单，而且避免了溶液缩聚中使用有机溶剂带来的问题，从而大幅度降低PLA的生产成本。但与开环聚合法相比熔融缩聚得到的PLA材料的分子量仍不够高，熔体强度、柔性及韧性较差，难以满足应用的要求。

基于目前的聚乳酸(PLA)材料存在的缺陷有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种聚乳酸共聚物及其制备方法和应用、共混薄膜的制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明提供了一种聚乳酸共聚物，所述聚乳酸共聚物主链上包含不饱和二元酸和二元醇的共聚嵌段；

其中，所述不饱和二元酸包括马来酸、富马酸和衣康酸中的至少一种；

所述二元醇为碳原子数为4～10的二元醇。

优选的是，所述的聚乳酸共聚物，所述聚乳酸共聚物中不饱和二元酸和二元醇的共聚物的质量分数为4～20％。

第二方面，本发明还提供了一种聚乳酸共聚物的制备方法，包括以下步骤：

将乳酸或乳酸水溶液经过缩聚反应后得到聚乳酸低聚物；