[发明专利]一种具有形状记忆效应的弹性体增韧聚乳酸共混物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属高分子材料及其制备领域，特别是涉及一种具有形状记忆效应的弹性体增韧聚乳酸共混物材料及其制备方法。

背景技术

20世纪合成高分子材料的问世及其快速发展极大地改善了人类的生活，合成高分子材料已与钢铁、木材以及水泥并列为材料领域的四大支柱。然而合成高分子材料巨大的生产和消费也产生了两个重大课题：有限的石油资源被大量消耗和废弃聚合物导致的环境污染。这些问题已经引起了全球的高度重视。21世纪许多国家将建设可持续发展的资源循环型社会作为国策之一，开发环境友好的生物降解高分子材料已在世界范围内蓬勃兴起。

高分子量的聚D，L一乳酸(PLA)，大分子呈无规则缠绕的无定型状态，其玻璃化转变温度为55℃左右，在玻璃化温度以上5-10℃的范围内，玻璃态转变为橡胶态。在众多已经开发的生物降解高分子材料中，聚乳酸(PLA)被誉为最具发展潜力的品种之一。主要因为PLA具有可完全生物降解性和以可再生资源为原料的植物来源性，而且是一种维持自然界“碳循环平衡”的材料。所以，PLA的开发应用能够减少废弃高分子材料对环境的白色污染，节省石油资源，抑制由于二氧化碳净排放量增加而导致的地球温室效应的加剧。

PLA最早用于生物医药领域，20世纪90年代中期由美国Cargill公司成功开发出作为工业用的性能稳定且廉价的PLA树脂，随后许多发达国家尤其是日本在PLA的开发应用方面做了大量的工作。现在，PLA已经应用于涂料、粘合剂、纤维和塑料各个领域。由最初用于包转材料等短周期商品，发展到农林水产业、土木建筑业、日常生活用品等具有较长使用周期的商品，甚至用作汽车、电子电器领域等高性能的耐久性商品。

近年来，对PLA形状记忆效应的研究很少，少数的报道以专利的形式出现。ShikinamiAngewandte Chemie-International Edition，2005.44：p.1188-1192对由聚乳酸组成的形状记忆材料进行了研究，得到了同时具有较好的形状记忆效应、生物降解性以及可吸收性的聚乳酸，发现聚乳酸系形状记忆材料在60℃以上都能很快地恢复到最初的形状，并且都显示出比较高的形状恢复率。

然而，PLA常温下是一种硬而脆的材料，柔软性和抗冲击性差，断裂伸长只有1-5％左右，这种固有的脆性限制了PLA形状记忆效应的应用范围。因此要是PLA在较高的拉伸比下，显示出其优异的形状记忆效应必须对PLA进行增韧改性。对PLA进行增韧改性，目前主要有共聚改性和共混改性两种方法。而共混改性具有技术简单、经济和易于产业化等优点，因此更加吸引研究者的关注。Zhang等Polymer International，2004.53(6)：p.716-722将树枝状聚合物与PLA共混，并深入研究了共混物的力学性能。Wong等MacromolecularMaterials and Engineering，2004.289(5)：p.447-456将超支化物、亚麻纤维和PLA共混，提高断裂伸长达到原有的314％，并研究了其断裂机理。Ren等Carbohydrate Polymers，2008.2008(74)：p.79-85用熔融挤出法制备了聚乳酸/对苯二甲酸-己二酸-1，4-丁二醇三元共聚(PLA/PBAT)共混物，研究了聚乳酸共混物的力学性能、流变性能、热性能以及相容性。结果表明在PBAT含量为30％时，断裂伸长率最大达到9％。Lin等Macromolecules，2007.40(17)：p.6257-6267采用超支化改性聚乳酸的方法，将超支化聚合物和聚乳酸熔融共混。不仅改善了聚乳酸的韧性，使其断裂伸长可以达到50％，同时还降低了聚乳酸的熔体粘度，提高了加工性能。Hiroshi等Macromolecular Bioscience，2007.7(7)：p.921-928用生物可降解聚氨酯(PU)与PLA熔融共混，PU以微米尺度分散在PLA中起到分散能量作用，制备出的共混物具有优良的韧性。但目前国内外的研究普遍存在着第二物质添加量大，断裂伸长率不高的问题。第二物质添加量一般在10-50％之间，共混物的断裂伸长一般在10-50％之间。采用何种物质与PLA共混，来更有效的改善PLA韧性，同时拥有优良的形状记忆效应，仍是急需解决的问题。(英文的直接)

聚酰胺弹性体，为一种聚四氢呋喃或聚氧乙烯和尼龙6或尼龙12的共聚物，主链含有醚键和酰胺键。聚酰胺弹性体与聚乳酸属于半相容体系，聚四氢呋喃起到增加相容性的作用。聚酰胺弹性体的加入，可以增加聚乳酸的韧性，使其拥有更高的断裂伸长率和抗冲击性能。

聚酰胺弹性体的一般分子式如下：