一种聚乳酸/聚碳酸酯共混合金生物降解材料的溶液制备方法

一种聚乳酸/聚碳酸酯共混合金生物降解材料的溶液制备方法

技术领域

本发明是提高或解决非生物降解聚合物材料生物降解性能的技术问题。 涉及到通过一种生物降解材料聚乳酸和一种非生物降解材料聚碳酸酯进行溶液 共混而制备聚乳酸/聚碳酸酯共混合金生物降解材料的方法。

背景技术

高分子材料的应用范围和用量在飞速增加，但是绝大多数高分子材料废 弃以后在大自然的降解速度非常缓慢，严重污染环境。近年来,由于废弃塑料难 以降解带来的白污染日趋严重,引起了全世界的广泛关注,并采取了一些保护 和限制措施，为了保护环境又能充分利用高分子材料的优势，研发可降解高分子 材料成为目前迫切需要解决的技术问题。

目前，可天然生物降解高分子材料的种类和用量不多，而聚乳酸是其中一种 综合性能较好的可生物降解高分子材料。通过与聚乳酸共混或共聚制备可生物降 解高分子材料合金是制备生物降解高分子材料的一种有效方法，也取得了一些成 果和进展。但目前还有很大的局限性。比如能与聚乳酸共混制备完全生物降解高 分子合金材料的另一种高分子材料组分本身也必须具有生物降解性能。所以聚乳 酸生物降解共混合金材料其应用范围受到极大的限制。而采用其他高分子材料单 体与聚乳酸单体进行共聚的方法来制备生物降解聚乳酸合金材料的方法，其成本 较高，且能够与聚乳酸共聚的其他高分子单体种类也受到很大的限制。

本发明针对目前生物降解聚乳酸合金材料制备受到的限制，采用一种完全不 同的思路和方法，以聚碳酸酯与聚乳酸进行溶液共混。通过溶剂同时溶解两种不 同聚合物材料能使两种聚合物材料呈分子级别的分散，从而制备聚乳酸与聚碳酸 酯混合分散良好的共混合金。通过生物降解聚乳酸组成的降解来拆开非生物降级 材料聚碳酸酯分子间的作用力和聚集态形态，从而将非生物降解高分子材料聚碳 酸酯变成生物降解聚碳酸酯单分子这个技术难题。

发明内容：

针对本发明采用的基本思想和方法，本发明的目的是选用合适的溶剂来 同时溶解聚乳酸和聚碳酸酯，从而制备出呈分子级别分散的共混合金。提供一种 含聚碳酸酯和聚乳酸的生物降解材料的溶液制备方法，解决不可降解塑料的生物 降解难题，从而解决塑料对环境造成的白污染,本发明适用薄膜、片材，管材 等所有类型的该类合金高分子材料。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种采用溶液共混法制 备的含聚碳酸酯和聚乳酸的生物降解材料，由下列原材料按比例混合而成，所述 比例为重量比：

聚碳酸酯为50％～65％、聚乳酸30％～50％、相容剂5％～10％。

最佳技术方案，由下列比例混合制成：

聚碳酸酯为55％，聚乳酸45％，增容剂为5％。

技术方案中所述的聚碳酸酯数均相对分子量-Mn为23000g/mol。

技术方案中所述的聚乳酸为重均分子量为8万至15万的左旋聚乳酸组成。

技术方案中制备聚乳酸和聚碳酸酯共混合金所采用溶剂为氯仿、二氯甲 烷、丙酮的一种或任意比例混合溶剂。

技术方案中所述的相容剂相容剂为下列之一或其混合物：乙烯-丙烯酸甲 酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)，乙烯-丙烯酸丁酯(E-BA)，苯乙 烯-丙烯腈共聚物接枝马来酸酐，苯乙烯－马来酸酐无规聚物(SMA)，聚乳酸接 枝马来酸酐(LAM)，钛酸正丁酯(TBT，酯交换催化剂)。

制备方法包括以下步骤：

(1)预先对聚碳酸酯和聚乳酸原料进行烘干处理1-2小时，封闭待用；

(2)然后将聚碳酸酯、聚乳酸放入溶剂中，在一定温度下溶解。

(3)快速升温去除溶剂，得到混合分散良好的聚乳酸/聚碳酸酯共混物。

(4)将此共混物烘干和破碎，再加入相容剂5％～10％，在注塑机内注塑成型 为片材或其他制品。

从上述技术方案实施中采用的技术与现有技术相比具有下列优点：

(1)采用的是一种新的混合技术，通过合适的溶剂同时溶解聚乳酸和聚 碳酸酯，能够实现聚乳酸材料与聚碳酸酯材料呈分子间的分散混合。比采用增容 方法其分散效果更有效。从而能更充分利用聚乳酸的生物降解性能来拆散和降低 聚碳酸酯材料的分子间结合力，从而提高和实现非生物降解高分子组分的生物降 解性能。这种技术不仅适用于聚碳酸酯材料，可以预计也是解决其他热塑性高分 子材料的生物降解难题的一种有效的方法。

(2)主要原材料为生物降解的聚乳酸和非生物降解的聚碳酸酯。能解决 聚乳酸材料的韧性差的缺点。

(3)使用过的制品能在自然条件下分解为水和二氧化碳，生物降解速度 快，而不会产生白污染，符合环保的要求。

具体实施方式

实施例1

按照比例称取聚碳酸酯为65％、聚乳酸30％、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙 烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)5％混合料5公斤。将聚乳酸和聚碳酸酯先进行烘 干处理2小时，封闭待用；然后将聚碳酸酯、聚乳酸放入溶剂中，在一定温度下 溶解；待两种聚合物都完全溶解后；快速升温去除溶剂，得到混合分散良好的聚 乳酸/聚碳酸酯共混物；将此共混物烘干和破碎，再加入乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙 烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)，混合均匀，在注塑机内注塑成型为片材或其 他制品。注塑温度控制在190～220℃。最后进行自然降解实验。自然降解实验按 照国标GB/T20197-2006的规定来进行。测试结果为：生物分解率为67％，超过国 标规定的≥60％。

实施例2

按照比例称取聚碳酸酯为60％、聚乳酸30％、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙 烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)5％混合料10公斤。将聚乳酸和聚碳酸酯先进行 烘干处理2小时，封闭待用；然后将聚碳酸酯、聚乳酸放入溶剂中，在一定温度 下溶解；待两种聚合物都完全溶解后；快速升温去除溶剂，得到混合分散良好的 聚乳酸/聚碳酸酯共混物；将此共混物烘干和破碎，再加入乙烯-丙烯酸甲酯-甲基 丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)，混合均匀，在注塑机内注塑成型为片材或 其他制品。注塑温度控制在190～220℃。最后进行自然降解实验。自然降解实验 按照国标GB/T20197-2006的规定来进行。测试结果为：生物分解率为75％，超过 国标规定的≥60％。

实施例3

按照比例称取聚碳酸酯为55％、聚乳酸35％、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙 烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)5％、乙烯-丙烯酸丁酯(E-BA)5％的混合料5 公斤。将聚乳酸和聚碳酸酯先进行烘干处理2小时，封闭待用；然后将聚碳酸酯、 聚乳酸放入溶剂中，在一定温度下溶解；待两种聚合物都完全溶解后；快速升温 去除溶剂，得到混合分散良好的聚乳酸/聚碳酸酯共混物；将此共混物烘干和破 碎，再加入乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)和乙烯-丙 烯酸丁酯(E-BA)，混合均匀，在注塑机内注塑成型为片材或其他制品。注塑 温度控制在190～220℃。最后进行自然降解实验。自然降解实验按照国标 GB/T20197-2006的规定来进行。测试结果为：生物分解率为88％，超过国标规定 的≥60％。

以上所述，仅为本发明具体实施方式，但本发明的保护范围适用于采用 本发明方法的任何范围。本发明方法中采用溶液共混法制备混合物分散良好的聚 乳酸/聚乳酸共混物，利用生物降解聚乳酸组分的降解来拆散非生物降解聚乳酸 组分均在本发明保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保 护范围为准。