一种聚乳酸组合物及其制备方法_3

文档序号:9858286阅读:来源:国知局
聚乳酸的无规聚合物。并且,在没有额外添加催化剂的情况下,所得的该脂肪 族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品具有较好的柔韧性,且金属元素含量低。
[0063] 本发明还提供了上述聚乳酸组合物的制备方法,该方法包括:
[0064] (1)在钛系催化剂的存在下,将组分a、组分b和组分c进行酯化反应;
[0065] (2)在真空条件下,将步骤(1)中所得的酯化反应混合物进行预聚;
[0066] (3)在稀土金属催化剂的存在下,将步骤(2)中所得的预聚反应混合物进行缩聚 反应,得到脂肪族-芳香族共聚物的产物,其中,在所述脂肪族-芳香族共聚物的产物中, 所述钛系催化剂的含量为0. 04-0. 08重量%,所述稀土金属催化剂的含量为0. 022-0. 1重 量% ;
[0067] (4)将步骤(3)所得的脂肪族-芳香族共聚物的产物与丙交酯单体进行共聚反 应,其中,所述脂肪族-芳香族共聚物的产物与丙交酯单体的用量使得:以丙交酯单体的总 重量为基准,所述钛系催化剂的含量为〇. 017-0. 08重量%,所述稀土金属催化剂的含量为 0. 0033-0. 1重量% ;所述共聚反应所得的脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品中金属元素 含量为〇. 02重量%以下;
[0068] (5)将聚乳酸和步骤(4)所得脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品进行共混挤出,
[0069] 其中,所述组分a为CS_C2。的芳香族二元酸、所述C S_C2。的芳香族二元酸的酸酐和 所述cs-c2。的芳香族二元酸的酯中的一种或多种;所述组分b为CfCi。的脂肪族二元醇和/ 或CfCi。的脂环族二元醇;所述组分C为c2-c2。的脂肪族二元酸、CfCi。的脂环族二元酸和 它们的酸酐中的一种或多种。
[0070] 其中,步骤(1)-(4)与前述的描述相似,这里不再进行赘述。
[0071] 而步骤(5)的共混挤出可以采用本领域常规的共混挤出的方法,本发明对此并没 有任何限定。
[0072] 通过本发明的聚乳酸组合物的制备方法,将得到一种通过共混方式改性的聚乳酸 的产物,即为本发明的聚乳酸组合物。该聚乳酸组合物既可以保持聚乳酸所具有的良好的 生物降解率、低毒性,又可以获得较高的柔韧性。
[0073] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0074] 以下催化剂制备例、制备例、制备对比例、实施例和对比例中,
[0075] 其脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯中,聚乳酸链段/共聚酯重量比是通过核磁共 振方法进行测量的;
[0076] 重均分子量和分子量分布指数是采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的,其中,以四 氢呋喃(THF)为溶剂,在 Waters-208 (带 Waters 2410RI 检测器,1.5mL/min 流速,30°C)仪 器上测量,分子量以单分散线形聚苯乙烯标样校准;
[0077] 拉伸强度和断裂拉伸强度是根据GB/T 1040. 2-2006中记载的方法进行测量的;
[0078] 生物降解性能是根据GB/T 19275-2003中记载的方法进行检测的,主要是将测试 后聚合物样品相对于测试前的聚合物样品的质量损失占测试前聚合物样品的重量百分比 来表示生物降解率;
[0079] 生物降解产物的毒性是根据DIN 38412-30-1989中记载的方法进行检测的。
[0080] 催化剂制备例1
[0081] 将氯化镧9. 37mmol溶解于50mL的水中,再加入到含56. 2mmol的乙酰丙酮的水溶 液中,在室温下搅拌,通过加入2N Κ0Η的水溶液调整pH到中性。反应混合物搅拌,过滤,在 真空60°C下干燥,得到乙酰丙酮镧4g。
[0082] 催化剂制备例2
[0083] 将氯化镧9. 37mmol溶解于50mL的水中,再加入到含20mmol的硬脂酸钠的水溶液 中,在室温下搅拌,通过加入2N HC1的水溶液调整pH到中性。反应混合物搅拌,过滤,在真 空60°C下干燥,得到硬脂酸镧llg。
[0084] 制备例1
[0085] 将2. 2mol对苯二甲酸、5mol 丁二醇和1. 6mmol钛酸四丁酯(购自北京化学试剂公 司,化学纯)加入到反应器中,并在氮气保护下,搅拌加热至回流,反应温度控制在180°C, 并收集蒸出的水,待水几乎收集完毕(约反应2h)。向体系中另外加入2. 5mol 丁二酸,继续 搅拌加热至回流,反应温度控制在200°C,收集蒸出的水,至水几乎收集完毕(约反应2h)。 然后,将该体系在温度为230 C、绝对压力为400Pa的条件下预聚约lh。最后,向该体系中 加入0. 85mmol乙酰丙酮镧,在温度为230°C、绝对压力保持在200Pa以下的条件下,缩聚 约lh,通过真空脱挥干燥得到750g的白色的脂肪族-芳香族共聚酯P1,其重均分子量为 10000,分子量分布指数为2. 2,并且该共聚酯P1中,钛酸四丁酯的含量为0. 060重量%,乙 酰丙酮镧的含量为〇. 041重量%。
[0086] 80g的L-丙交酯单体(LLA)和30g脂肪族-芳香族共聚酯P1分别加入到反应器 中(脂肪族-芳香族共聚物P1与丙交酯单体的总量为基准,钛酸四丁酯的含量为〇. 016 重量%,乙酰丙酮镧的含量为0. 011重量% ),混合均匀后将以高纯氮气吹扫5h,在氮气氛 围下将反应瓶放置到170°C下反应5h后,冷却,以氯仿稀释混合物,并在无水甲醇中进行沉 淀,所得沉淀物即为脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品A1 (97g,其中,钛的含量为0. 0022 重量%,镧的含量为0. 0036重量% ),其丙交酯/共聚酯重量比、重均分子量、分子量分布指 数、拉伸强度和断裂拉长率如表1所示。
[0087] 制备例2
[0088] 将2. 2mol对苯二甲酸、5mol 丁二醇和1. 6mmol钛酸四丁酯加入到反应器中,并在 氮气保护下,搅拌加热至回流,反应温度控制在200°C,并收集蒸出的水,待水几乎收集完毕 (约反应2h)。向体系中另外加入2. 5mol 丁二酸,继续搅拌加热至回流,反应温度控制在 220°C,收集蒸出的水,至水几乎收集完毕(约反应2h)。然后,将该体系在温度为240°C、绝 对压力为400Pa的条件下预聚约lh。最后,向该体系中加入0. 85mmol硬脂酸镧,在温度为 240°C、绝对压力保持在200Pa以下的条件下,缩聚约1. 5h,通过真空脱挥干燥的纯化方法 得到700g的白色的脂肪族-芳香族共聚酯P2,其重均分子量为31000,分子量分布指数为 1. 67,并且该共聚酯P2中,钛酸四丁酯的含量为0. 041重量%,硬脂酸镧的含量为0. 025重 量%。
[0089] 80g的L-丙交酯单体(LLA)和30g脂肪族-芳香族共聚酯P2分别加入到反应器 中(脂肪族-芳香族共聚物P2与丙交酯单体的总量为基准,钛酸四丁酯的含量为0.0 il重 量%,硬脂酸镧的含量为〇. 0068重量% ),混合均匀后将以高纯氮气吹扫5h,在氮气氛围下 将反应瓶放置到170°C下反应5h后,冷却,以氯仿稀释混合物,并在无水甲醇中进行沉淀, 所得沉淀物即为脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品A2 (95g,其中,钛的含量为0. 0016重 量%,镧的含量为0.0025重量% ),其丙交酯/共聚酯重量比、重均分子量、分子量分布指 数、拉伸强度和断裂拉长率如表1所示。
[0090] 制备对比例1
[0091] 采用制备例1所述的方法,所不同的是,在L-丙交酯单体(LLA)和脂肪族-芳香 族共聚酯P1反应前进一步加入82mg的辛酸亚锡作为催化剂,所得沉淀物即为脂肪族-芳 香族-聚乳酸共聚酯产品DAI (106g,其中,钛的含量为0. 0015重量%,镧的含量为0. 003重 量%,锡的含量为0. 02重量% ),其丙交酯/共聚酯重量比、重均分子量、分子量分布指数、 拉伸强度和断裂拉长率如表1所示。
[0092] 表 1
[0093]
[0094] 实施例1-3
[0095] 本实施例用于说明本发明的聚乳酸组合物。
[0096] 将200g聚乳酸(nature works公司牌号4042D)分别与100g、50g和120g的脂肪 族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品A1加入到双螺杆挤出机中,均匀混合并挤出,其中,从进料 口到挤出口各段温度依次为100°C、170°C、17(TC、16(rC。挤出得到的聚乳酸组合物进行生 物降解率、降解产物的毒性进行测定,以及制成15X15X2mm的样品板后进行拉伸强度和 断裂拉伸率的测定,其结果见表2。
[0097] 实施例4-5
[0098] 本实施例用于说明本发明的聚乳酸组合物。
[0099] 将200g聚乳酸(nature works公司牌号4042D)分别与100g和120g的脂肪族-芳 香族-聚乳酸共聚酯产品A2加入到双螺杆挤出机中,均匀混合并挤出,其中,从进料口到挤 出口各段温度依次为l〇〇°C、170°C、170°C、160°C。挤出得到的聚乳酸组合物进行生物降解 率、降解产物的毒性进行测定,以及制成15X15X2mm的样品板后进行拉伸强度和断裂拉 伸率的测定,其结果见表2。
[0100] 实施例6
[0101] 根据实施例1所述的方法,所不同的是,脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品A1 的用量为35g,挤出得到的聚乳酸组合物进行生物降解率、降解产物的毒性进行测定,以及 制成15 X 15 X 2mm的样品板后进行拉伸强度和断裂拉伸率的测定,其结果见表2。
[0102] 实施例7
[0103] 根据实施例1所述的方法,所不同的是,脂肪族-芳香族-聚乳酸共聚酯产品A1 的用量为180g,挤出得到的聚乳酸组合物进行生物降解率、降解产物的毒
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