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聚乳酸用环氧类扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-9 23:46:11
 本文介绍聚乳酸用环氧类扩链剂

聚乳酸是一种以可再生资源为起始原料来生产的新型高分子材料,具有良好的生物降解性、生物相容性和生物吸收性,可广泛用作包装材料、生活用品等日用聚合物以及组织工程支架、药物释放载体、外科植入物等生物医用材料,是可生物降解高分子材料领域研究开发的热点。

本文对聚乳酸的合成方法、结构、性能及应用进行了综述,认为如何高效、低成本地获得高相对分子量的聚乳酸、提高聚乳酸的韧性以及在聚乳酸链结构中引入适量的官能团,是聚乳酸材料合成与改性研究开发中应重点解决的问题

为此,提出一种新的熔融缩聚-扩链方法,即用熔融缩聚得到的聚乳酸低聚物与二缩水甘油酯(或醚)等聚乳酸用环氧类扩链剂进行扩链反应,以期解决上述问题,对聚乳酸用环氧类扩链剂扩链反应、扩链后导致的功能化(即极性基团的引入)进行了初步探索性研究。

首先对聚乳酸低聚物端基对扩链反应的影响进行了比较研究。在乳酸缩聚过程中不加入或分别加入1,4-丁二醇、1,4-丁二酸、丁二酸酐,得到相对分子量为1000左右的聚乳酸低聚物:HO—OLLA—COOH、HO—OLLA—OH、HOOC—OLLA—COOH(1)、HOOC—OLLA—COOH(2),通过氢核磁谱图对其结构进行了表征;将含不同端基的聚乳酸低聚物与二缩水甘油酯扩链剂A进行扩链反应,发现扩链剂既可与羧基反应也可与羟基反应,但是与羧基反应的活性更高,生成的聚乳段的扩链产物的特性粘数更大;与丁二酸相比,采用丁二酸酐制得的聚乳酸低聚物的扩链效果为最好。

通过改变乳酸和丁二酸酐的摩尔比并调节缩聚反应时间,制得一系列相对分子量(1000-20000)的端羧基乳酸齐聚物,考察了相对分子量(或端基含量)对扩链反应的影响。研究表明,扩链产物特性粘数随低聚物相对分子量增大而增加;对低相对分子量(1000)的低聚物,扩链倍数较大为8.89倍,但随低聚物相对分子量增大,扩链倍数明显减少,当低聚物相对分子量为20000时,扩链效果不明显。

故扩链反应条件需进一步优化。扩链产物的转变温度与低聚物相对分子量有关,但低聚物相对分子量低于3000时,扩链产物为无定型产物;当低聚物相对分子量高于5000时,扩链产物为结晶性聚合物,其熔点为138.03—144.95℃。


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聚乳酸低聚物与二缩水甘油酯(或醚的)的扩链反应可将低聚物的端基转化为侧羟基,扩链产物的侧羟基与低聚物的端基数量或相对分子量有关。低聚物相对分子量越小,扩链产物的侧羟基数量越大,亲水性增大,接触角减小。当聚乳酸低聚物相对分子量由20000降低到1000时,扩链产物的接触角从82.8°降低到76.4°。

同时考察了相对分子量为10000的齐聚物的扩链产物的反应时间、反应物配比同特性粘数之间的变化曲线,扩链的最优反应条件是180℃下,反应物的摩尔比为1时扩链反应1h,时间过长,配比过大都会引起支化和交联。

自20世纪80年代起对聚酯扩链反应进行了一系列的研究,即通过加入扩链剂与聚酯中的端羧基和端羟基反应,将不同聚酯大分子连接起来,从而提高聚酯的摩尔质量。这种方法由于具有高效、快速等特点,引起了许多学者的兴趣。这种熔融扩链法也日益引起工业界的注意,此方面的研究工作层出不穷。

通过研究不同扩链剂和反应条件对PET扩链反应的影响,寻找合适的扩链剂和反应条件,可以将熔融扩链法应用于PET的再生过程中。本文选取环氧树脂为扩链剂,通过测定试样的熔体质量流动速率(MFR),研究了挤出温度、扩链剂种类、扩链剂用量等因素对PET扩链效果的影响,并将环氧树脂与商品扩链剂ADR-4380进行了比较。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET): BG80;扩链剂:环氧TDE85、环氧771;扩链剂:环氧LY3505;商品扩链剂: ADR-4380。

先将PET粒料在140℃的温度下干燥4 h,然后加入一定量环氧树脂扩链剂,混合均匀,经挤出机挤出造粒,试验时挤出温度为260~270℃。MFR测试温度260℃,试验负荷为2·16 kg。

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