一种可低温加工的聚合物材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚乳酸加工技术领域，具体涉及一种可低温加工的聚合物材料及其制备方法。所述聚合物材料包括如下质量百分比的组分：聚乳酸70％

【技术实现步骤摘要】
一种可低温加工的聚合物材料及其制备方法
[0001]本申请为专利申请号为“202110770826.6”，申请日为“2021年07月07日”，专利技术名称为“一种脲基嘧啶酮远螯聚乳酸超分子聚合物作为增塑剂的用途及采用其制备的聚合物材料”的分案申请。


[0002]本专利技术属于聚乳酸加工
，具体涉及一种可低温加工的聚合物材料及其制备方法。

技术介绍

[0003]聚乳酸[Poly(lactic acid)，PLA]是一种脂肪族聚(α
‑
羟基酸)酯。因其具有与大部分人体组织相匹配的力学性能、良好的生物相容性和完全可生物降解能力而被广泛用于生物医学领域。从1971年Duane E.Cutright和Ervin E.Hunsuck首次利用PLA制备了骨组织固定器械开始，到美国FDA批准PLA的临床应用，再到PLA广泛用作高分子骨修复材料和骨螺钉、骨夹板等骨固定器械，PLA凸显了其在骨科应用中的优越性。PLA骨螺钉、骨夹板等骨科固定器械通常是采用高温熔融加工成型。作为典型的热塑性高分子聚合物，PLA熔体加工的温度一般为160
‑
230℃，这种高温加工条件增大了PLA大分子链中的酯键在潮湿或有氧环境下发生降解的机率，影响PLA骨固定或骨修复器械的力学性能。因而，有必要进一步研究降低PLA材料加工温度的方法。
[0004]降低PLA材料加工温度的手段主要有共聚改性、交联改性、共混改性和增塑改性。共聚改性和交联改性属于化学改性，由于共聚工艺复杂和交联程度不易控制，目前研究较少；而共混改性和增塑改性属于物理改性，由于增塑剂的增塑作用可降低聚合物的T
m
且增塑改性工艺简单，因此，外加增塑剂是降低聚合物加工温度最便捷有效的方法。然而，常规的增塑剂对PLA起一定的稀释作用(何曼君等.高分子物理(第三版)[M].上海:复旦大学出版社,2007.)，同时增塑剂的存在会干扰PLA的体聚力或分子间键合(Polymer Engineering and Science,1999,39(7):1303
‑
1310.)，这会使PLA的力学强度降低，且力学强度的降低值与增塑剂的加入量成正比。因此，开发一种新型的可增塑PLA且不会降低PLA力学性能的增塑剂至关重要。
[0005]脲基嘧啶酮(Ureidopyrimidinone，UPy)是一种可通过四重氢键自识别、具有强二聚能力的化合物。因而UPy常作为一种结构单元引入聚合物中，聚合物会通过UPy的二聚而形成高分子量的线性超分子聚合物或物理交联的超分子聚合物。含有UPy单元的超分子聚合物在力学性能、低温可加工性能、形状记忆性能、玻璃化转变温度和结晶性等方面都具有独特的性质。
[0006]中国专利技术专利“CN105368023B
‑
易立构复合结晶的超分子立体嵌段聚乳酸及其制备方法”提供了一种将UPy引入左旋聚乳酸或右旋聚乳酸而得到的超分子立体嵌段聚乳酸，能够解决左旋聚乳酸和右旋聚乳酸共混物不易结晶的问题。然而，对于具有UPy单元的超分子是否能够用作PLA材料的增塑剂，以及什么样结构的超分子作为增塑剂能够避免PLA材料
的力学性能降低，目前尚未有相关的研究。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种可低温加工的聚合物材料及其制备方法。其目的在于提供一种用于聚乳酸的增塑剂，能够在不改变聚乳酸材料的力学性能的前提下，显著降低聚乳酸材料的热加工温度。
[0008]一种可低温加工的聚合物材料，它包括如下质量百分比的组分：
[0009]聚乳酸70％
‑
90％、
[0010]超分子聚合物10％
‑
30％；
[0011]所述超分子聚合物的结构如式Ⅰ所示：
[0012][0013]其中，选自多元醇单元，k的取值选自1、2、3或4，i的取值分别独立选自5
‑
80。
[0014]优选的，所述超分子聚合物中，结构选自聚(D,L
‑
乳酸)单元、聚(L
‑
乳酸)单元；
[0015]和/或，所述i的取值分别独立选自9
‑
65。
[0016]优选的，所述多元醇单元为乙二醇单元、聚乙二醇单元、1,4
‑
丁二醇单元、甘油单元、异山梨醇单元、季戊四醇单元。
[0017]优选的，所述超分子聚合物的结构式如下：
[0018][0019]其中，m和n的和取值选自10
‑
160，r的取值选自1
‑
20。
[0020]优选的，所述m和n的和取值选自60
‑
93，r的取值选自4
‑
5。
[0021]优选的，它包括如下质量百分比的组分：
[0022]聚乳酸80％
‑
85％、
[0023]超分子聚合物15％
‑
20％。
[0024]优选的，所述聚乳酸选自聚(D,L
‑
乳酸)或聚L
‑
乳酸。
[0025]优选的，所述聚合物材料的热加工温度为95
‑
145℃。
[0026]本专利技术还提供上述聚合物材料的制备方法，它是将聚乳酸和所述超分子聚合物按照溶液共混法或熔融共混法进行共混，即得。
[0027]本专利技术中，“增塑剂”是指聚合物加工中使用的助剂，用于降低聚合物加工过程中的熔体黏度，从而实现降低聚合物材料的热加工温度的作用。
[0028]“多元醇单元”是指多元醇通过全部或部分羟基与聚乳酸分子链成酯后形成的结构，例如：“聚乙二醇单元”是指“甘油单元”是指
[0029]本专利技术提供的超分子聚合物作为增塑剂与聚乳酸材料共混后，在升温到80℃以上时，超分子聚合物中脲基嘧啶酮之间的四重氢键会被破坏，从而呈现在较低温度下形成粘流态，粘流态的超分子聚合物因与聚乳酸有良好的相容性从而对聚乳酸产生相似相溶作用，降低聚乳酸的粘流温度，实现低温可加工性。
[0030]实现低温可加工对于聚乳酸材料生产的安全性和成本控制等方面非常有利。同时，与现有的增塑剂会导致聚合物材料力学性能损失不同的是，本专利技术的超分子聚合物与聚乳酸材料共混后注塑制成的聚合物材料的力学性能与聚乳酸材料本身的力学性能相当，并无显著的变化。
[0031]显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
[0032]以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
附图说明
[0033]图1为实验例1中PDLLA和UPy
‑
diol/PDLLA共混物的DSC曲线；
[0034]图2为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可低温加工的聚合物材料，其特征在于，它包括如下质量百分比的组分：聚乳酸70％
‑
90％、超分子聚合物10％
‑
30％；所述超分子聚合物的结构如式Ⅰ所示：其中，选自多元醇单元，k的取值选自1、2、3或4，i的取值分别独立选自5
‑
80。2.按照权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于：所述超分子聚合物中，结构选自聚(D,L
‑
乳酸)单元、聚(L
‑
乳酸)单元；和/或，所述i的取值分别独立选自9
‑
65。3.按照权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于：所述多元醇单元为乙二醇单元、聚乙二醇单元、1,4
‑
丁二醇单元、甘油单元、异山梨醇单元、季戊四醇单元。4.按照权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于：所述超分子聚合物的结构式如下：其中，m和n的和选自10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：罗彦凤，郭菊萍，杨伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：