[发明专利]一种全生物降解的聚乳酸热塑性弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种全生物降解的聚乳酸热塑性弹性体及其 制备方法。

背景技术

热塑性弹性体是一种在常温下具有橡胶的弹性，在高温下能够熔融并重新成型加工的高 分子材料，具有力学性能优越、加工性能好、可循环加工使用等一系列优点。

聚乳酸是一种可生物降解的热塑性塑料，具有较高的强度、模量、环境友好性和生物相 容性。设计和开发聚乳酸热塑性弹性体，不仅能拓展聚乳酸在高附加值领域的用途，而且从 长远角度来看将有利于热塑性弹性体产业的“绿色”、可持续发展。聚乳酸类热塑性弹性体主 要分为嵌段共聚法热塑性弹性体和物理共混法热塑性弹性体两大类。

嵌段共聚法是通过化学合成的方法将乳酸和其他单体嵌段合成聚乳酸共聚物。专利 CN103275288B公开了一种生物降解多嵌段共聚物及其制备方法。首先，制得聚乳酸预聚物； 然后，预聚物与双噁唑啉反应；最后，二聚体与共聚酯二醇和二异氰酸酯反应，制得所述的 生物降解多嵌段共聚物。所用单体价格较高，合成步骤也较复杂，高分子量的嵌段共聚物合 成有一定困难，因此不利于其在工程领域的广泛应用。

物理共混法(通常指动态硫化法)是制备聚乳酸热塑性弹性体的另外一种重要方法，具 有操作简单、便于工业化生产的优点，具体过程是将聚乳酸和橡胶等弹性体材料、交联剂等 熔融共混，在剪切作用下，橡胶等弹性体材料发生相反转变化，变成硫化的弹性体粒子，分 散在聚乳酸的连续相中。专利CN103642184A公开了一种聚乳酸塑料/橡胶热塑性弹性体，将 聚乳酸、抗氧剂、橡胶和界面改性剂混合均匀，在高速剪切下加入交联剂和助交联剂对橡胶 相进行动态硫化制得。专利CN103709720A公开了一种聚氨酯/聚乳酸共混性热塑性硫化胶制 备方法；在高温剪切及交联剂作用下，聚氨酯破碎、硫化并以微米级橡胶颗粒分散到聚乳酸 连续相中，得到高橡胶含量的聚氨酯/聚乳酸共混性热塑性硫化胶。专利CN103589126A公开 了一种动态硫化法制备的丁腈橡胶/聚乳酸热塑性硫化胶及其制备方法，这种热塑性硫化胶以 丁腈橡胶为弹性体成分，聚乳酸为热塑性树脂成分；以硫磺硫化体系作为交联剂，在高温开 炼机上进行动态硫化，使得丁腈橡胶分散在聚乳酸中而制备出的热塑性硫化胶。专利 CN102827465B公开了一种可降解的生物基热塑性硫化胶，由聚酯型生物基弹性体、聚乳酸、 硫化剂及抗氧剂在混合器中动态硫化制得。

上述动态硫化法制备聚乳酸热塑性弹性体的过程中，橡胶等弹性体材料在剪切力作用下 破碎成微米级颗粒，粒径尺寸不均一；此外，弹性体颗粒的硫化程度难于控制，进而影响了 聚乳酸热塑性弹性体的性能。值得注意的是，上述热塑性弹性体制备过程中使用的硫化剂大 多是非环境友好材料，不具有生物相容性，对环境造成一定程度的污染，另一方面，上述橡 胶分散相多是不可生物降解材料，进而导致聚乳酸热塑性弹性体不具有完全生物降解性。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种全生物降解的聚乳酸热 塑性弹性体及其制备方法。

本发明技术方案如下：

一种全生物降解的聚乳酸热塑性弹性体材料，其包含下述组分：

a.生物基硫化聚酯橡胶粒子，b.聚乳酸，c.软化剂，d.抗水解剂；

其中，所述组分a和组分b的重量比为50︰50～75︰25；组分c的含量以组分a重量为 100份计为10～40重量份；组分d的含量以组分a与组分c的总重量为100份计为0.5～3重 量份，优选地，1～2重量份。

所述生物基硫化聚酯橡胶粒子是采用申请人前期发明专利(CN103012818B)中所制备的， 即以生物基二元醇和二元酸为原料，设计、合成分子链中含有双键的生物基脂肪族不饱和聚 酯；通过调控乳化工艺等，制备胶束粒径可控的不饱和聚酯乳液；最后，通过辐射硫化和喷 雾干燥技术制备凝胶含量可控和可生物降解的生物基硫化聚酯橡胶粒子。

所述生物基硫化聚酯橡胶粒子的制备方法，具体包括以下步骤：

A.合成生物基脂肪族不饱和聚酯