[发明专利]线形梳状聚乳酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成与制备技术领域，特别涉及到一类可生物降解的聚乳酸材料，其特征在于高分子量、高枝化线形梳状聚乳酸及其制备方法，本发明所制备的聚乳酸具有优异的物理机械性能和优良的加工性能。

背景技术

聚乳酸是一种可生物降解的具有良好生物相容性的高分子材料，在众多可生物降解聚合物中，聚乳酸以其优异的性能，广泛的应用领域，已经在国内外实现了工业化生产。但聚乳酸材料的应用仍然受到两大方面的限制：一是聚乳酸的耐热及抗冲性能较差，而且由于其熔体强度低，难以进行吹膜、发泡、中空吹塑等加工；二是高分子量聚乳酸制备工艺复杂，条件苛刻，一般需要在高温高压下进行反应，分子量难以有效控制，同时伴有金属催化剂残留，大大限制了其应用范围。进一步提高物理机械性能、改善加工性能、优化制备工艺，将大大提高聚乳酸的市场竞争力，促进聚乳酸产业的发展。

目前聚乳酸大多采用丙交酯开环聚合法制备，该方法可得到分子量高、分散系数小的聚合物。国内外大多采用锡盐类引发剂，如采用辛酸亚锡作为丙交酯开环聚合的引发剂，但该引发剂金属锡的残留物已被证明对生物体有害，极大地限制了其在医用生物材料方面的应用。近年来，具有较高生物安全性的新型无金属引发剂已成为开环聚合引发剂的研究热点。中国专利CN101429276A公开了一种无金属残留、分子量可控的聚乳酸制备方法，在丙交酯溶剂中，加入小分子醇作为引发剂，再加入1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU），在常温常压下短时间内完成丙交酯的开环聚合；产品聚乳酸的分子量为0.1×10⁴－5×10⁴；上述制备方法虽然能制备无金属残留的聚乳酸，但在分子量上较为逊色。

聚乳酸熔体强度低，难以进行吹膜、发泡、中空吹塑等加工限制了它在薄膜和泡沫等制品中的应用。一般，通过提高分子量、扩宽分子量分布、引入长支链等手段可以提高聚合物的加工性能，特别是熔体强度。中国专利CN101597374A公开了了一种聚乳酸在熔融状态下与多官能团单体反应制备长支化聚乳酸的方法，聚乳酸经支化后，其熔体强度有明显的提高；由于反应在190－210℃的高温下进行，需要大量添加抗氧剂以抑制高温降解，从而增加生产成本；同时采用聚乳酸与多官能团环氧单体在高温下反应，极易发生交联反应。

综上所述，开发一种简单高效的无金属引发剂并且能够用于制备高分子量高枝化结构的聚乳酸，是有待解决的技术问题，而这一问题的解决必将极大地扩大聚乳酸的应用范围、强化聚乳酸的市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一类线形梳状聚乳酸，这类线形梳状聚乳酸具有高枝化线形梳状结构、高分子量窄分布的特点，同时具有优异的物理机械性能和极佳的加工性能，是一类无毒、可降解、高度生物安全性医用生物材料。本发明的另一个目的在于提供一种制备上述线形梳状聚乳酸的简便高效的方法。本发明的技术特征在于以羟基化线形液体聚合物为线形大分子引发剂，所制备的线形梳状聚乳酸无金属残留。

一类线形梳状聚乳酸，其特征在于该聚合物具有如下结构：线形梳状聚乳酸的数均分子量为1×10⁴－100×10⁴，优选为5×10⁴－70×10⁴；聚乳酸的单臂数均分子量为0.1×10⁴－3×10⁴，优选为0.5×10⁴－2.5×10⁴；；线形大分子引发剂为羟基化线形液体聚合物，线形大分子引发剂中的羟基数量为8－60，优选为12－40；线形大分子引发剂的数均分子量为0.1×10⁴－1×10⁴，优选为0.2×10⁴－0.8×10⁴。