[发明专利]用于与聚乳酸混掺以改性聚乳酸的增塑剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种增塑剂，特别是涉及一种用于与聚乳酸混掺以改性聚乳酸的增塑剂及其制造方法。

背景技术

由于以石化原料所生产出的各种泛用聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(polystyrene)等，于大量使用后已造成严重的河川沟渠阻塞等环境破坏及众多污染问题，故，以生物可分解性材料替代上述泛用聚合物，已成为近来重要研究议题。而近期又因大陆、印度、东欧等国家经济情况转好，生活水准提高，对石油及其相关产品的需求大幅增加，导致全球地底石油存量快速枯竭，使得近期石油及其相关产品价格急速高涨，因此使用以天然材质(例如大豆、玉米、甘蔗、稻米、大麦等)配合生物技术来生产基本原料的生质制程也成为目前快速成长的研究领域。

以生质制程得到的原料再经加工制造的产品，并非都是生物可分解材料，然，聚乳酸(PLA)是以生质制程制造，其产品也为生物可分解材料，再加上Cargill等公司相继大力投入，截至目前，聚乳酸的售价已接近尼龙，未来有机会与PET相当。因此，对已知生物可分解性材料或生质材料的商品化，短期内仍以PLA最具优势。目前，PLA已广泛使用于生医、农业、衣着、家饰、日常生活用器具、包装材料等方面。

然而，聚乳酸(PLA)在实用上会遇到例如脆性、加工性不佳、吸水率低及与无机金属离子兼容性差等缺点。

目前已有混掺增塑剂，以改善聚乳酸上述缺点的技术，例如JP2008-069299公开以聚甘油脂肪酸酯(polyglyceryl fatty acid ester)增塑剂改善聚乳酸的加工性，JP2007-211197公开以烷羰基-环氧烷(alkylcarbonyl-alkylene oxide)增塑剂改善聚乳酸的加工性与吸水率。然而，上述混掺增塑剂后的聚乳酸产物，于室温下其物性会逐渐改变，例如伸长率(elongation)降低，模数(modulus)增高，相分离及造成增塑剂外渗。Polymer 44(2003)5701-5710公开以PLA-b-ethyleneoxide增塑剂改善聚乳酸的加工性，但是其吸水率与无机金属离子的兼容性仍不理想，而其增塑剂外渗的缺点也相当显著。

另JP2007-246707(Sanyo Chem)公开以直链型结构的烷羰基-烷氧磺酸盐(alkylcarbonyl-alkylene oxide sulfonate salt)改善聚乳酸的加工性、吸水率及与无机金属离子的兼容性，但其增塑剂外渗现象仍相当显著。于实际应用方面，如包装材料，增塑剂外渗现象为目前急切需要改善的地方，故本发明的重点即为克服已知技术在此部份的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术在改性聚乳酸时增塑剂外渗的缺点，从而提供一种用于与聚乳酸混掺以改性聚乳酸的增塑剂。

本发明的另一目的在于提供一种制造上述用于与聚乳酸混掺以改性聚乳酸的增塑剂的方法。

本发明的一实施例，提供一种用于与聚乳酸混掺以改性聚乳酸的增塑剂，具有下列化学式(I)：

其中x为1～50；当x为1时，R₁为氢或甲基，当x大于1时，多个R₁中，一部分为氢，一部分为甲基，其中氢与甲基的比例为5/1～10/1；R₂为碳数1～6的不含羟基的烷基；以及y+z为5～300。

本发明增塑剂的化学结构包含一聚乳酸主链与一烷氧磺酸盐(alkyleneoxide sulfonate salt)侧链。聚乳酸主链两端的末端基为不含羟基的烷酰基(-COR)。侧链的烷氧结构是由环氧乙烷(ethylene oxide)与1，2-环氧丙烷(1，2-propylene oxide)所组成。与聚乳酸进行混掺时，增塑剂主链两端的末端基为不含羟基的烷酰基(-COR)结构，可以避免增塑剂与聚乳酸发生链反应的情形。以本发明增塑剂混掺聚乳酸后，可提升聚乳酸的加工性、吸水率、与无机金属离子兼容性及大幅降低增塑剂的外渗现象。

本发明的一实施例，提供一种用于与聚乳酸混掺以改性聚乳酸的增塑剂的制造方法，包括：混合一具有下列化学式(II)的化合物、乳酸与一催化剂，以进行一缩合聚合反应，

其中x为1～50，当x为1时，R₁为氢或甲基，当x大于1时，多个R₁中，一部分为氢，一部分为甲基，其中氢与甲基的比例为5/1～10/1；以及加入过量的烷酰化合物，以获得上述的用于改性聚乳酸的增塑剂。