[发明专利]一种增韧聚乳酸组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种可完全生物降解的增韧聚乳酸组合物及其制备方法。

背景技术

聚乳酸是一种以植物淀粉为初始原料，经发酵、缩聚而成的新型聚酯类生物材料，具有无毒性、无刺激性、生物相容性好、可被生物分解吸收而不污染环境等优点，但聚乳酸同时具有断裂伸长率低、韧性差等缺点，限制了它的应用。为了充分发挥聚乳酸的性能优势，必须对其进行增韧改性。其中，重庆大学申请的专利CN1367189A利用自由基接枝的方法将聚乙烯醇、丙烯酸等接枝到聚乳酸的主链上增韧改性聚乳酸，明显改善了聚乳酸的韧性，但是这种方法属于化学改性，存在工艺复杂、成本较高等缺点。而物理共混法简便易行，在技术和经济上有很大的优势，它不仅保留了原有高聚物的优点，由于添加了新的物质，通过改变聚集态结构而赋予了高聚物新的性能，具有一定的理论和实用价值。

传统的聚乳酸物理共混增韧改性方法有两种，一种方法是在聚乳酸中添加低分子量增塑剂，如邻苯二甲酸二辛脂、聚乙二醇、甘油等，一定程度上提高了韧性，但增塑剂容易析出，破坏了增韧聚乳酸材料的稳定性。然而，聚乳酸作为一种生物基塑料，其一大显著特点是可生物降解，但目前多数增韧聚乳酸所采用的增韧剂都是石化资源产品，其不能生物降解，且使用后会产生大量的废弃物，对环境造成一定程度的污染。另一种方法是在聚乳酸中添加大分子量的弹性体材料，如北京化工大学申请的专利CN104559097A介绍了一种以乳酸、二元醇、二元酸为原料合成的聚酯弹性体来增韧聚乳酸的方法，四川大学申请的专利CN102276965B介绍了一种利用天然橡胶增韧聚乳酸的方法，这两种方法明显提高聚乳酸的韧性，而且制备的增韧聚乳酸大部分可生物降解。但是，由于聚酯弹性体和天然橡胶是块状聚合物，尺寸较大，在聚乳酸中的分散性不好，从而降低了增韧改性效果。

中国石油化工集团公司等公布了一种粒径为20-2000nm的超细全硫化粉末橡胶颗粒(CN1152082C)，并利用上述超细全硫化粉末橡胶颗粒增韧聚乳酸(CN102453318A)，明显改善了聚乳酸的韧性。遗憾的是，上述增韧改性涉及的微纳米橡胶颗粒的合成原料皆来源于不可再生的化石资源，且具有不可生物降解性，使用后会产生大量的废弃物，对环境造成一定程度的污染。

可见，传统的高分子增韧剂虽然一定程度上提高了聚乳酸的韧性，但往往具有不能生物降解的缺点，该增韧剂使用后会产生废弃物，对环境造成一定程度的污染；或者，块状的增韧剂不能良好分散在聚乳酸基体中，降低了增韧改性效果。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的缺陷，本发明提供一种采用生物基硫化聚酯橡胶粒子增韧的聚乳酸组合物及其制备方法，所述组合物不仅具有可完全生物降解的特性，而且能够大幅度提高聚乳酸的断裂伸长率和缺口冲击强度，从而大大改善了聚乳酸的韧性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种增韧聚乳酸组合物，其包括具有下述质量份数的各组分：

聚乳酸100份

生物基硫化聚酯橡胶粒子0.5-20份

抗水解剂0-0.6份。

所述聚乳酸为聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一种或多种。

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，即以生物基单体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的生物基硫化聚酯橡胶粒子，其具有可完全生物降解特性并且能够赋予聚乳酸很好的韧性。

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

(1)将组分A和组分B按摩尔比0.95～1.2:1.0混合，搅拌升温至160～200℃，酯化反应0.5～1小时，得到聚酯预聚物，所述组分A为生物基脂肪族二元醇；组分B为生物基脂肪族二元酸或生物基脂肪族二元酸酐中的一种或两种，所述生物基脂肪族二元酸和生物基脂肪族二元酸酐包括生物基脂肪族不饱和二元酸、生物基脂肪族不饱和二元酸酐和生物基脂肪族饱和二元酸、生物基脂肪族饱和二元酸酐，其中生物基脂肪族不饱和二元酸或生物基脂肪族不饱和二元酸酐占生物基脂肪族二元酸或生物基脂肪族二元酸酐总摩尔量的5～50％；