[发明专利]一种聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明高分子材料领域，尤其涉及一种聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

塑料制品在人们生活中是必不可少的，但传统的塑料制品一般需要上百年甚至更长的时间才能完全降解，导致了严重的“白色污染”；同时传统的塑料原料均来源于石油等不可再生资源，随着石化资源的枯竭传统的塑料工业也受到威胁。因此大力开发环境友好的可生物分解的聚合物替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。

其中，聚乳酸（PLA）是非常重要的一种可生物降解塑料，是以农产品玉米提炼的乳酸为单体，经化学合成的新型生物可降解高分子材料，具有无毒、无刺激性、生物相容性好、强度高和可生物分解及吸收等特点，在包装材料、生物医药及制药工业中有着广泛的应用。并且聚乳酸的降解速度较快，与微生物和复合有机废料混合，可在几个月之内分解成CO₂和H₂O。因此加大对聚乳酸类产品的开发和应用，可以解决长期以来困扰环境保护的“白色污染”，并且对实现可持续发展具有重要的意义。

但由于聚乳酸分子链中长支链少，使其存在熔体强度低、应变硬化不足、韧性较差、缺乏柔性和弹性、撕裂强度低等缺点，在热成型中针对聚乳酸这类硬而脆、熔体强度低的聚合物，成型过程只能在比较窄的温度范围内进行，因此其应用受到一定的限制。并且，由于聚乳酸的分子链内不含具有反应活性的官能团，不易引入长支链，因此需要寻找合适的PLA改性手段，在不影响PLA生物降解性、生物相容性、强度等性能的条件下改善其缺点。

聚（己二酸-对苯二甲酸）-丁二醇共聚酯（PBAT）是由对苯二甲酸（PTA）、己二酸（AA）与1,4-丁二醇（1,3-BD）的酯化物缩合得到的一种长链脂肪族-芳香族共聚酯高分子材料，其结合了脂肪族聚酯的可降解性和芳香族聚酯优异的力学及热学性能，与PLA相比，具有较快的生物降解速率及优良的柔韧性。研究表明，PBAT与PLA共混后，共混物的储能模量和粘度随PBAT含量的增加而逐渐提高，并且共混物的断裂伸长率和冲击强度均得到提高。但是PLA和PBAT的相容性较差，物理共混得到的产品性能不稳定。

目前，针对物理共混的问题，袁华等提出了加入扩链剂六亚甲基二异氰酸酯，利用PLA和PBAT之间的扩链反应，向PLA分子链中引入亚甲基链和苯环单元，交联得到聚合物。该聚合物的断裂伸长率可达364.35%，但二异氰酸酯的毒性限制了该产品的应用范围，并且其得到的聚合物分子量分布较宽。

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聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法，该方法无毒无害。

本发明提供了一种聚乳酸嵌段共聚物，如式（I）所示：

其中，p=20~1400，n=5~200，m=5~200。

本发明提供了一种聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：

将聚（己二酸-对苯二甲酸）丁二醇共聚酯、丙交酯和第一催化剂混合，加热至熔融状态，进行反应后，得到式（I）结构的聚乳酸嵌段共聚物；

其中，p=20~1400，n=5~200，m=5~200。

优选的，所述丙交酯与聚（己二酸-对苯二甲酸）丁二醇共聚酯的质量比为（1：9）~（9：1）。

优选的，所述第一催化剂的质量为丙交酯质量的0.01%~1%。

优选的，所述第一催化剂选自异丙醇铝、二乙烯基锌、氯化亚锡和辛酸亚锡中的一种或多种。

优选的，所述反应的反应温度为80℃~180℃，反应时间为3~50h。

优选的，所述聚（己二酸-对苯二甲酸）丁二醇共聚酯按照以下步骤进行制备：

将对苯二甲酸源、己二酸、丁二醇与第二催化剂混合，依次进行酯化反应和缩聚反应，得到聚（己二酸-对苯二甲酸）丁二醇共聚酯，所述对苯二甲酸源为对苯二甲酸和/或对苯二甲酸酯类衍生物。

优选的，所述对苯二甲酸衍生物选自对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二辛酯和对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。

优选的，所述第二催化剂的质量为对苯二甲酸源与己二酸总质量的0.01%~1%。

优选的，所述第二催化剂选自钛酸四丁酯、氯化亚锡、钛酸异丙酯、辛酸亚锡、醋酸锌和对甲苯磺酸中的一种或多种。