[发明专利]快速结晶的聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物以及含有它的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物以及含有它的组合物，具体地说，涉及具有优异结晶速度、加工性能和耐热性的聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物以及含有它的组合物。

背景技术

由于其机械性能和热稳定性能够容易控制，许多来源于石油的塑料材料具有从日用必需品到航空-航天材料的显著不同的应用。然而，当塑料废物埋在填埋场中时，其在环境中不是被分解而是累积。同时，当此类塑料废物焚烧时，产生有害的副产物和大量二氧化碳，从而加速环境污染以及全球变暖。

随着对环境问题越来越多的关注，已逐渐进行对生态友好的塑料如由植物资源制成的塑料或可通过微生物分解的可生物降解塑料的研究。就研究中的生态友好的塑料而言，存在聚羟基丁酸酯、聚己内酯、聚乳酸、脂肪族聚酯、生物聚乙烯等，而它们之中，聚乳酸已被最广泛和积极地研究，并且因在商业角度具有优异的实用性而被重视。

聚乳酸是具有与通用塑料差不多的挠曲模量的相对刚性的聚合物，但耐热性和成形性不好。由于上述不足，其在要求高耐热性的应用中受限。在这方面，已进行了通过与来源于石油的塑料如聚丙烯或聚碳酸酯等混合来补充聚乳酸这些性质的研究，然而在大多数这样的情况下，聚乳酸含量不能超过50wt％，因而其不适合归类为真正的生态友好的塑料材料。

为了确保聚乳酸的高耐热性和成形性，存在提高聚合物结晶度的方法。目前，为了提高聚乳酸的结晶度，通常提高注塑成形的温度和延长在模具中的冷却时间，然而该方法的缺点在于延长的成形周期。为了缩短冷却时间，通过加入结晶用晶种剂(即成核剂)提高结晶速度(在下文中，也称为结晶度）的方法是现有技术已知的。成核剂充当结晶聚合物的初级晶核促进晶体生长，使晶体尺寸更细小，并增大结晶速度。就用于聚乳酸树脂的成核剂而言，由滑石粉和／或氮化硼组成的无机粒子、酰胺化合物、山梨糖醇衍生物、磷酸酯的金属盐等是已知的，然而这些虽然价格高但不具有足够的效果，因此实际上实用价值并不好。

非专利参考文献1和2提出通过加入成核剂和增塑剂来增大聚乳酸的结晶度和结晶速度的另一方法。不同于包含加入过量增塑剂以赋予聚合物挠性的方法，上述方法通过加入一定量增塑剂(抗塑化），将增加聚合物链的移动性，从而增大结晶速度。更具体地说，其通过混合聚乳酸、滑石粉和聚乙二醇显著提高聚乳酸的结晶速度，然而其结晶速度并不是足够快。此外，即使使用5wt％或以下的聚乙二醇，仍然存在发生如此多的向表面渗出以致注塑不能顺利进行的问题。

为了减少聚乙二醇向表面渗出，韩国专利公开号10-2012-0035729、US登记专利号7,351,785等提出通过在聚乳酸聚合期间加入聚乙二醇生产聚乳酸-聚乙二醇共聚物的方法。然而，当根据这些方法通过聚合形成共聚物时，反应时间长；将大量使用对人体有害的有机溶剂；并且应该小心且仔细地繁琐调节反应条件。此外，这些方法完全未提及任何结晶度和结晶速度，其目的是在聚乳酸膜制备中赋予挠性，并且这些方法存在由于使用高含量聚乙二醇引起结晶度降低的问题。

发明概述

本发明已经设计解决如上所述的传统技术的问题，并且本发明的目的是提供聚乳酸-聚乙二醇共聚物，所述聚乳酸-聚乙二醇共聚物通过聚乳酸与端基被官能团取代的聚乙二醇在短时间内挤出反应而获得，而且不使用对人体健康有害的有机溶剂。

此外，本发明的目的是提供包含聚乳酸-聚乙二醇共聚物和成核剂的组合物，所述组合物的结晶度高、结晶速度快并且注塑性能优异。

发明详述

根据本发明所述聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物可通过使聚乳酸与聚亚烷基二醇反应而制得，其中所述聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物包含0.05-25wt％的聚亚烷基二醇。

在根据本发明所述聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物中，就聚乳酸而言，可以使用L-聚乳酸或D-聚乳酸。

所述聚乳酸的重均分子量优选是10,000g／mol或以上；当其小于10,000g／mol时，加工性能降低，由此得到的注塑品具有不好的物理性质。

在根据本发明所述聚乳酸-聚亚烷基二醇共聚物中，所述聚亚烷基二醇是端基被胺取代的聚亚烷基二醇，可选自由下式1、2和3表示的那些组成的组：

[式1]