[发明专利]一种高分子量高性能化聚乳酸的制备方法

摘要

本发明涉及一种高分子量高性能化聚乳酸的制备方法。选取双官能团异氰酸酯、聚二元醇和异氰酸酯封闭剂，制备封闭型异氰酸酯预聚体，并将其用于缩聚PLA预聚物的反应挤出熔融扩链，实现一步反应挤出法制备高分子量高性能化的PLA。封闭型异氰酸酯预聚体熔融扩链PLA，将韧性聚醚引入PLA上，不仅明显改善产物韧性、耐水解性、热稳定性及耐久性。此外，封闭型异氰酸酯预聚体扩链剂还可避免小分子异氰酸酯扩链剂陈放中怕水，不能预先混料，挥发危害实验人员健康及储存时间短等问题。采用封闭型异氰酸酯预聚体反应挤出熔融扩链PLA预聚物，设备简单，反应时间短，反应条件容易控制，易于实现大规模连续生产。

主权项

1、一种高分子量高性能化聚乳酸的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：第一步：PLA预聚物制备将乳酸单体投入带有蒸馏和氮气保护装置的间歇式聚合反应器中进行脱水处理，控温60-140℃，反应压强为0.02-0.2MPa，脱水处理时间为0.5-4h，脱水处理完毕后，加入催化剂进行缩聚反应，缩聚反应温度为100-180℃，反应压强为0.1-2KPa，反应时间为5-30h，反应中采用氮气保护和机械搅拌来提高反应中的脱水效率，得到PLA预聚物；得到的PLA预聚物为无色固状，重均分子量为3000-40000；得到的PLA预聚物用三氯甲烷溶解，加入甲醇溶剂中沉淀后，抽滤，干燥后，放于充满氮气的真空袋中密封待用；所述的乳酸单体为：L-乳酸、D-乳酸、D，L-乳酸或它们的混合物，纯度高于85％；所述的催化剂为：三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝或它们的混合物；所述的催化剂用量为乳酸单体重量的0.1-2％；第二步：封闭型异氰酸酯预聚体制备将双官能团异氰酸酯、聚二元醇以-NCO/-OH摩尔比为2∶1投入带氮气保护装置的密闭间歇式聚合反应器中反应，控温50-140℃，压强为1.01×105MPa，反应时间为1-6h，反应完全后，加入异氰酸酯封闭剂，控温60-120℃，压强为1.01×105MPa，反应时间为2-8h；得到封闭型异氰酸酯预聚体；真空干燥后，放于充满氮气的真空袋中密封待用；所述的双官能团异氰酸酯为：甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二甲氧基联苯二异氰酸酯或它们的混合物所述的聚二元醇为：聚乙二醇、聚丙二醇，分子量为400-20000；所述的异氰酸酯封闭剂为：β-萘硫酚、丙二酸二乙酯、乙酰丙酮、甲乙酮肟、丙酮肟、环己酮肟或它们的混合物；该封闭剂与异氰酸酯的摩尔配比为1.2∶1-1∶1；第三步：高分子量高性能化PLA制备所用的双螺杆挤出机为同向啮合型双螺杆挤出机，长径比为20-80，机筒配有多个独立加热单元和多个出排气孔，能独立控制反应各个阶段的温度；所述的反应条件为：反应温度为100-200℃；螺杆转速为10-200rpm，停留时间为5-60min；称取PLA预聚物、封闭型异氰酸酯预聚体、热稳定剂和催化剂混合后加入双螺杆挤出机中进行反应挤出熔融扩链，得到高分子量高性能化PLA；封闭型异氰酸酯预聚体中的封闭的异氰酸根与PLA预聚物上羟基物质的量比为0.2-2，稳定剂用量为PLA预聚物质量的0.2-1％，催化剂用量为PLA预聚物质量的0.01-2％；所述的稳定剂为：抗氧化剂1076、抗氧化剂2246、抗氧化剂330或它们的共混物；所述的催化剂为：二氯化锡、辛酸亚锡或四氯化锡。