[发明专利]一种聚乳酸共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚乳酸共聚物及其制备的方法。

背景技术

进入21世纪，环境污染和资源短缺已经成为全球性的问题，同时也越来越受到人们的重视。以石油为原料的合成高分子材料应用广泛，对人类文明的发展作出了重要贡献。但是这类材料使用后很难回收利用，造成目前严重的“白色污染”问题；另一方面，石油是不可再生资源，越来越大量的消费使人类面临严重的资源短缺问题。人们期望降解塑料，尤其是可再生资源由来的降解材料的研发和应用在不久将来可以大大缓解这两大问题。

聚乳酸(PLA)是目前研究应用相对较多的一种降解材料，它是以淀粉发酵(或化学合成)得到的乳酸为基本原料制备得到的一种环境友好材料，它不仅具有良好的物理性能，还具有良好的生物相容性和降解性能，且对人体无毒无刺激。

作为半结晶的材料，聚乳酸在很多方面可以代替通用塑料应用。但是它的玻璃化转变温度(Tg)在60摄氏度以下，限制了聚乳酸更广泛的应用。提高聚乳酸的耐热性能可通过改善聚乳酸的结晶或提高其玻璃化转变温度来实现。其中提高聚乳酸的结晶能力主要包括以下几个方面的研究：1)提高L-乳酸的纯度；2)加入晶核；3)与无机纳米材料复合；4)聚L乳酸与聚D乳酸的立构络合物。提高聚乳酸的玻璃化转变温度可以通过乳酸与高玻璃化转变的刚性聚酯进行共混或共聚合来实现。由于聚乳酸和高玻璃化转变的刚性聚酯相容性很差，所以必须通过共聚来提高聚乳酸的玻璃化转变温度。

由于乳酸与刚性二元醇或酸单体特别是带苯环的刚性二元醇或酸单体进行共聚时，由于其空间位阻比较大，反应困难，提高反应温度又容易导致聚乳酸分解。目前共聚制备的高玻璃化转变的聚乳酸相关文献专利很少。仅有专利200580024916.X记载制备分子量可达5W的高玻璃化转变的聚乳酸共聚物，但其是通过利用高反应活性但同时高毒性的碳酰氯才得以实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃化转变温度和分子量都较高的聚乳酸共聚物及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种聚乳酸共聚物

一种聚乳酸共聚物，该共聚物含有二元羧酸单体单元、二元醇单体单元和羟基酸单体单元。

本发明的共聚物中所含有的二元羧酸单体单元为具有分子式为的二元羧酸单体单元，其中R为脂环结构，即二元羧酸单体单元为含有脂环结构的二元羧酸单体单元。为防止支化交联，二元羧酸单体单元优选为其分子结构中不含其它可进行缩合反应的基团。除此之外，本发明对于二元羧酸单体单元的分子结构没有特别的限制。

上述二元羧酸单体单元中，R可以是单环的脂环结构，也可以是多环的脂环结构，单环和多环的脂环结构可以是带取代基的单环和多环的脂环结构，也可以是不带取代基单环和多环的脂环结构，取代基一般为不可进行缩合反应的基团，如烷基、烷氧基、酯基、酰基、醛基、腈基、硝基或卤素基团。其中，多环的脂环结构可以是螺环，可以是稠环，也可以是桥环，两个羧羰基既可以连在同一个脂环上，也可以连在不同的脂环上；其中，单环的脂环结构可以是三元及三元以上的任意元环。脂环结构二元羧酸单体单元进一步优选为带取代基或不带取代基的环丙二甲酸单体单元，环丁二甲酸单体单元，环戊二甲酸单体单元，环己二甲酸单体单元，或环庚二甲酸单体单元；其中最优选为带取代基或不带取代基的环己二甲酸单体单元。

本发明的共聚物对所含有的二元醇分子单体单元为具有分子式-O-R′-O-的二元醇单体单元，其中R′为脂环结构，即二元醇单体单元为含有脂环结构的二元醇单体单元。考为防止支化交联，二元醇单体单元优选为其分子结构中不含其它可进行缩合反应的基团，除此之外，本发明对于二元醇分子单体单元的分子结构没有特别的限制。

上述二元醇单体单元-O-R′-O-中，其中R′可以是多环的脂环结构，也可以是单环的脂环结构，单环和多环的脂环结构可以是带取代基的单环和多环的脂环结构，也可以是不带取代基单环和多环的脂环结构，取代基一般为不可进行缩合反应的基团，如烷基、烷氧基、酯基、酰基、醛基、腈基、硝基或卤素基团。其中的多环可以是螺环，可以是稠环，也可以是桥环；其中的单环可以是三元及三元以上的任意元环。考虑到对玻璃化转变温度的影响，一般选择为脂环结构的二元醇单体单元。脂环结构二元醇单体单元进一步优选为带取代基或不带取代基的环丙二醇单体单元，环丁二醇单体单元，环戊二醇单体单元，环己二醇单体单元，或异山梨醇单体单元；其中最优选为带取代基或不带取代基的异山梨醇单体单元。