[发明专利]一种聚乳酸可降解增韧改性剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚乳酸可降解增韧改性剂及其制备方法。主要步骤如下：步骤(1)首先通过引发剂引发丙交酯开环聚合得到聚乳酸多元醇预聚物，步骤(2)将ε‑己内酯单体和丙交酯单体混合均匀后加入到预聚物中，通过预聚物中的羟基引发己内酯与丙交酯的无规聚合，得到聚乳酸透明增韧改性剂。本发明中引入含有ε‑己内酯与丙交酯进行无规共聚，在提高材料柔韧性的同时减少因结晶及相容性导致材料透明度下降的问题，与聚乳酸相容性良好，迁移率、渗透率低。

技术领域

本发明涉及的是一种高分子材料技术领域的材料和合成方法，具体是聚乳酸可降解增韧改性剂及其制备方法。

背景技术

在科技水平不断发展的今天，塑料制品已经成了人们生活中所常见且不可或缺的东西，一次性塑料袋、快递包装袋等塑料薄膜随处可见。废弃的塑料带来的污染也越来越严重，寻找通用塑料的替代品已经成为各国的研究重点。

PLA作为可全生物降解材料，由于其具备高拉伸强度、压缩模量以及良好的透明性，使得其对于传统PP、PET等透明硬质材料有着极强的替代能力。但是由于PLA抗冲击性差、脆性强的特点，使用PLA制作全生物降解制品时通常需要加入一定量的增韧改性剂，提高PLA材料的抗冲击性能及断裂生长率。

目前，针对PLA增韧改性的主流的增韧方法分为两大类，一类是添加小分子增塑剂，另一类是与高分子韧性材料共混改性。其中添加小分子增塑剂可以起到较好的增韧效果，但小分子易析出迁移的问题会大大降低材料的性能及稳定性；而高分子量韧性材料通常是PE、PBAT、PCL、PBS等柔性材料，将这些材料添加至PLA中与PLA进行共混改性，其中PE难以生物降解，PBAT、PCL、PBS 与PLA相容性不佳，对PLA强度损失较大，且PBAT、PCL、PBS都属于结晶性较强的半结晶聚合物，其透明度非常低，与PLA共混后会降低材料的透明性，限制了PLA的应用。

通过对现有技术的检索发现,KellyS.Anderson等先合成了聚乳酸-聚乙烯嵌段共聚物(PLA-PE),然后用该嵌段共聚物作增溶剂将线性低密度聚乙烯(LLDPE)与PLA共混增韧PLA。此方法虽可以很好的解决小分子增塑剂渗透迁移的现象，但所引入的聚乙烯部分难以生物降解。

中国专利号CN102675523B的专利文献及CN201210120668.0均描述了一种聚乳酸增韧改性剂及其制备方法，该两种方法均采用乳液聚合通过引入丙烯酸及丙烯酸甲酯聚合得到聚乳酸可降解增韧改性剂，虽然该方法制备的增韧剂应用于聚乳酸有较好的增韧效果，但是由于丙烯酸及丙烯酸甲酯不具备降解性，因而不适合用于可降解领域的应用。

中国专利号CN104640903A的专利文献公开了一种链段式半结晶聚(丙交酯-共-ε-己内酯)可吸收共聚物的制备方法，描述了具有40/60-25/75己内酯与丙交酯摩尔比的共聚物，该共聚物是半结晶的，且结晶度为34％-45％，由于较高的结晶度导致共聚透明性及透光率降低，因此不适合用于透明聚乳酸的增韧改性。

张涵等人发现，当ε-己内酯与丙交酯共聚物中丙交酯链段平均长度低于 3.4时，共聚物与PLA相容性较差，会出现相分离；而通过一步共聚的方法制备ε-己内酯-丙交酯无规共聚物，无法保证足够长丙交酯平均链段长度，来满足作为聚乳酸可降解增韧改性剂的使用需求。

发明内容

基于上述背景现状，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚乳酸可降解增韧改性剂及其制备方法，将该增韧剂添加到PLA中可有效解决增韧剂不可降解、降低材料透明度、相容性不佳、材料性能损失较大的问题。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

在一个方面，提供一种聚乳酸可降解增韧改性剂，是一种聚己内酯-丙交酯的嵌段与无规兼具的共聚物，其链段示意结构如下：

B-A-R-A-B

其中R代表小分子多元醇HO-R-OH的碳链结构；