[发明专利]一种聚乳酸三元嵌段共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸三元嵌段共聚酯及其制备方法,属于改性可生物降解聚酯领域。

背景技术

聚乳酸（PLA）是可生物降解脂肪族聚酯中一个十分重要的品种，具有强度高、生物相容性好、可降解等优点，在生物医药、包装材料等领域备受关注，具有广大的市场前景。但其缺点是韧性差、熔体强度低、缺乏柔性和弹性、抗冲性能差、撕裂强度低等，在一定程度上限制了聚乳酸的应用。

脂肪族聚酯是可生物降解聚酯中一个重要的组成部分，以其良好的生物相容性和可生物降解性在重多领域都有广泛的应用。但脂肪族聚酯成本高、材料力学性能方面有缺陷。从降低成本和可生物降解角度来说，聚丁二酸乙二醇酯（PES）是一种半结晶型脂肪族聚酯，价格低廉、熔点高、生物降解性能较好，具有一定的开发潜力，但由于其结晶速度慢、韧性差、强度低等缺点，本身还不能作为一种材料使用，更多的是通过共混或共聚改性，与其他生物降解聚酯配合使用。同时，聚癸二酸酯类是一种具有较高拉伸强度和延长率、生物降解速率较快的一种可生物降解脂肪族聚酯，其韧性较好，但成本高，现在研究较少。

共聚改性是脂肪族聚酯改性常用的手段之一，其中嵌段共聚物是由化学组成不同、通过末端相连的链段组成的大分子，一般都存在长链。因此嵌段共聚物不仅能保持自身链段的性能特点，还可通过共聚后和其它链段相互作用从而改善自身的性能缺陷。

CN 102827362A公开了一种聚乳酸嵌段共聚物，以有机溶剂为反应介质，用单端羟基芳香族聚酯为引发剂，引发丙交酯开环聚合，和聚乳酸形成嵌段共聚物。但有机溶剂需要有单独的回收处理装置，若工业化必然会造成成本的增加。CN 103113539A公开了一种聚乳酸共聚物，是由聚乳酸、聚乳酸嵌段共聚物、聚乳酸共聚物和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯（PBTA）共混得到，其中聚乳酸嵌段共聚物和聚乳酸共聚物的添加增加了PLA和PBTA的相容性，而PBTA提供了共聚物的柔性和韧性，其中所述聚乳酸共聚物是用扩链剂制备的高分子量共聚物，所述聚乳酸嵌段共聚物是PLA-b-PBTA，产品制备工艺复杂，工业上难以实现。CN 100577731C公开了一种由聚二元酸二元醇酯改性的聚乳酸合金，将聚二元酸二元醇酯和聚乳酸共混，改善聚乳酸在吹塑、注塑或吸塑等加工过程中的流动性能和熔体强度，机械性能和热性能，但聚二元酸二元醇酯和聚乳酸之间的协效作用还不是很理想，需要进一步改进。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种聚乳酸三元嵌段共聚酯及其制备方法。

本发明提供的聚乳酸-聚癸二酸乙二醇-聚丁二酸乙二醇三元嵌段共聚酯，其特征在于,该共聚酯得结构通式如式(Ⅰ)所示：

其中，m为聚癸二酸乙二醇酯结构单元的聚合度，n为聚丁二酸乙二醇酯结构单元的聚合度，p为聚乳酸结构单元的聚合度；m、n、p相同或不同，且均为大于5的正整数；按照GB/T 1040.2-2006为标准测得的拉伸强度为20-40MPa，断裂伸长率为100-300%。所述的三元嵌段共聚酯，以所述共聚酯为重量100%，聚乳酸结构单元的重量百分比为20%-60%，聚癸二酸乙二醇酯结构单元的重量百分比为10%-40%，聚丁二酸乙二醇酯结构单元的重量百分比为20%-50%。

本发明提供的聚乳酸三元嵌段共聚酯利用聚乳酸（PLA）、聚癸二酸乙二醇酯（PESe）和聚丁二酸乙二醇酯（PES）这三种不同性能、各有优缺点的脂肪族聚酯制备嵌段共聚物，有效改善PLA的脆性、降低成本、保持可生物降解性，同时在综合性能上互补，产品同时具有柔性和一定的力学强度，提供了一种价格低廉的生物可降解材料。

本发明的另一个目的是提供了上述聚乳酸-聚癸二酸乙二醇-聚丁二酸乙二醇三元嵌段共聚物的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）预聚物的合成

将L-丙交酯单体在催化剂存在的条件下进行预聚合反应，得到预聚物聚乳酸；

将癸二酸和乙二醇在催化剂存在下进行酯化反应和缩聚反应，得到预聚物聚癸二酸乙二醇酯；

将丁二酸和乙二醇在催化剂存在下进行酯化反应和缩聚反应，得到预聚物聚丁二酸乙二醇酯；

2）三元嵌段共聚酯的合成

在缩聚反应条件下，使步骤1）得到的三种预聚物混合，进行接触反应，加入扩链剂，得到聚乳酸三元嵌段共聚酯。