[发明专利]超支化聚氨酯的制备方法与改性聚乳酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质材料技术领域，更具体地说，涉及一种超支化聚氨酯的制备方法与改性聚乳酸树脂及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，日益突显的环境污染和能源危机成为世界关注的焦点，发展环境友好的生物基高分子材料已成为保障生态链良性循环、实现可持续发展的战略需求，因此，生物降解高分子材料成为当今研究和开发的热点。在众多的生物降解高分子材料中，聚乳酸性价比最高，是第一个实现大批量产业化的环保塑料。聚乳酸具有生产过程无污染、可利用再生的生物资源合成和可生物降解等特点，是理想的绿色高分子材料，有望成为石油基通用塑料的替代产品。但是，目前商品化聚乳酸熔体强度低、脆性高、韧性不足、断裂伸长率低，已经成为阻碍聚乳酸发展和应用的关键技术问题。

超支化聚合物是一类具有三维立体结构的无规支化聚合物，可一步法合成，熔体粘度低。研究发现，超支化聚合物可以提高聚合物的拉伸强度(US Pat.6673870)，降低聚合物的熔体粘度(Macromolecules 1992，25，5561-5572；Macromolecules 2000，33，1720-1726)，而且与聚合物的相容性较好(Macromolecules 1995，28，3214-3220)。利用超支化聚合物改性聚合物时，添加少量超支化聚合物就能显著降低聚合物的熔体粘度，而且不会造成材料力学强度的降低，因此超支化聚合物在聚合物改性方面具有很大的应用前景。

蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯，存在于蓖麻的种子里，其含量为35％～57.％，由榨取或溶剂萃取法制得。按羟基推算，蓖麻油含70％的三官能度蓖麻油和30％的二官能度蓖麻油，羟基平均官能度约为2.7。以蓖麻油为原料制备的聚氨酯具有可生物降解性、较好的低温性能、耐水解性以及优良的电绝缘性等。本发明人考虑，提供一种超支化聚氨酯的制备方法，采用生物质材料蓖麻油和二异氰酸酯为原料，将制备的超支化聚氨酯用于改性聚乳酸。同时，本发明还提供一种改性聚乳酸树脂的制备方法，利用该超支化聚氨酯改性聚乳酸，在引入超支化结构的同时保证可生物降解性，改善聚乳酸的力学性能和加工性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种超支化聚氨酯的制备方法；本发明要解决的技术问题还在于提供一种改性聚乳酸树脂及其制备方法，利用超支化聚氨酯改性聚乳酸，提高聚乳酸的综合力学性能和加工性能。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种超支化聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

在氮气保护下，将蓖麻油和二异氰酸酯按摩尔比(1～5)∶1混合，升温至60～90℃，反应后得到超支化聚氨酯。

相应的，本发明还提供一种改性聚乳酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

在氮气保护下，将蓖麻油和二异氰酸酯按摩尔比(1～5)∶1混合，升温至60～90℃，反应后得到超支化聚氨酯；

将聚乳酸和所述超支化聚氨酯按质量比(80～98)∶(2～20)混合，熔融共混后得到改性聚乳酸树脂。

优选的，所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、4，4’-亚甲基二异氰酸苯酯、对苯二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、2，4-二异氰酸甲苯酯、萘二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。

优选的，所述得到超支化聚氨酯的反应时间为10～48小时。

优选的，所述超支化聚氨酯的数均分子量为2000～30000g/mol。

优选的，所述熔融共混的温度为150～200℃。

优选的，所述熔融共混的温度为180℃。

优选的，所述熔融共混的时间为7～15分钟。

优选的，所述熔融共混在螺杆密炼机中进行，所述螺杆密炼机的螺杆转速为25～35转/分。

相应的，本发明还提供一种改性聚乳酸树脂，包括质量比为(80～98)∶(2～20)的聚乳酸和上述超支化聚氨酯。

本发明提供一种超支化聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：在氮气保护下，将蓖麻油和二异氰酸酯按摩尔比(1～5)∶1混合，升温至60～90℃，反应后得到超支化聚氨酯。该超支化聚氨酯的制备方法具有方法简单、成本低廉和分子量可调节的特点，且制备的超支化聚氨酯具有可生物降解性，与聚乳酸的相容性良好、增韧效果显著，可以大幅度提高聚乳酸体系的断裂伸长率和熔体强度，降低聚乳酸体系的熔体粘度，对聚乳酸吹塑加工性能的改善和薄膜制品性能的提高具有重要应用价值。