[发明专利]用于制备聚乳酸交联材料的方法和聚乳酸交联材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备可生物降解的聚乳酸交联材料的方法、和由此制得的聚乳酸交联材料，更具体地，本发明涉及可生物降解的聚乳酸交联材料，该材料可用于使用包括结构如薄膜、容器和底盘的塑料产品、和塑料成分的领域，尤其用于解决关于旧塑料产品的处理问题。

背景技术

用于多种不同的薄膜和容器的石油合成聚合材料目前正引起几种社会问题，例如在其单独的处理工艺方面、由于焚化过程消耗的热和气体所致的全球变暖、在燃烧气体和燃烧残渣中存在的毒性物质对食物和人体健康引起的有害作用、和可利用的废物掩埋点的减少。

近期，由淀粉和聚乳酸代表的可生物降解的聚合材料已经引起了关注，因为它们作为材料的适用性可解决石油合成聚合材料处理工艺中的这些问题。与石油合成聚合材料相比，可生物降解的聚合材料在焚化时产生较少的热，并可保持自然降解和再合成循环，从而不会对全球环境包括生态学产生有害影响。与可生物降解的其它类型的聚合材料相比，脂族聚酯树脂近期已经引起特别的关注，因为它们在强度和可加工性方面的性能与石油合成聚合材料的性能相当。尤其是，不像其它类型的脂族聚酯树脂，聚乳酸由植物来源的淀粉制备，且其近来的大量生产已经将其制造成本显著减少至低于其它类型的可生物降解聚合材料的成本。因此，已经对聚乳酸的应用进行了广泛的研究。

然而，聚乳酸薄膜非常硬，在低于60℃(其玻璃化转变温度)的温度下几乎没有柔性和粘着性，但在等于或高于玻璃化转变温度60℃的温度下却过于柔韧以致不能保持其形状，因此难以用于实践。

虽然在天然状态下的空气和水的温度不会经常升至60℃，但是例如在仲夏，密闭汽车的内部空间和窗户可能被加热至该温度。

因此，性能的明显改变，即该材料在等于或低于60℃的温度时硬而脆但在等于或高于60℃的温度时却太软而不能保持其形状的事实，是一个严重的缺点。

这种性能的明显改变归因于聚乳酸的晶体结构。更具体地，当在熔化物形成过程后以常规冷却速率冷却时，聚乳酸几乎不结晶，其大部分以非晶形状态固化。聚乳酸结晶部分的熔点高至160℃，不能轻易熔化，而在接近60℃(其玻璃化转变温度)的温度下，占全部产物主要部分的非晶形部分开始不受限制的移动。因此，聚乳酸的性能在接近60℃(玻璃化转变温度)的温度下明显改变。

作为制备要求在室温下柔韧的薄膜和容器的材料的例子，日本待审专利申请公开No.2004-277682(专利文件1)提出了通过将聚乳酸改性而获得的柔性材料，该材料在低于60℃的温度时具有高硬度和低柔性。

上述专利文件1公开了通过将100重量份包含聚乳酸的可生物降解树脂与3至80重量份松香化合物混合而获得的改性可生物降解树脂。

该专利文件提出，上述改性可生物降解树脂具有改进的柔性和粘着性，但没有讨论是否能在等于或高于聚乳酸玻璃化转变温度的温度下保持树脂产物的形状，因此留下了改进的空间。此外，该树脂的柔性也不足，因为树脂破裂后的伸长率范围为约1.7％至3.4％，参见专利文件1第(7)页表II。

专利文件1：日本待审专利申请公开No.2004-277682

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的一个目的是提供聚乳酸交联材料，其中在60℃(聚乳酸的玻璃化转变温度)附近的强度变化很小；在低于60℃(玻璃化转变温度)的温度下获得的柔性与通用石油合成聚合材料的柔性相当；即使在等于或高于60℃的高温下也能保持其产品形状。本发明的另一个目的是提供一种制备上述聚乳酸交联材料的方法。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种制备聚乳酸交联材的方法，该方法包括：

通过将聚乳酸、包含松香衍生物的至少一种增塑剂和交联单体混合，然后捏和所得混合物，从而制备聚乳酸组合物的步骤；

通过将前面步骤中获得的聚乳酸组合物模塑成所需形状，从而制备聚乳酸模塑品的步骤；和

通过电离辐射照射而交联在前面步骤中获得的聚乳酸模塑品的步骤。

本发明的第二方面提供了一种制备聚乳酸交联材料的方法，该方法包括：

通过将聚乳酸、包含二羧酸衍生物和/或甘油衍生物的增塑剂和交联单体混合，然后捏和所得混合物，从而制备聚乳酸组合物的步骤；

通过将前面步骤中获得的聚乳酸组合物模塑成所需形状，从而制备聚乳酸模塑品的步骤；和

通过电离辐射照射而交联在前面步骤中获得的聚乳酸模塑品的步骤。