至宁波材料所在生物基聚乳酸聚氨酯弹性体研究中取得进展
聚乳酸(PLA)是最近几年来生物基、生物可降解领域研究比较热门的绿色高份子材料。在全球范围内，调研了其中 80 个生产可降解塑料或共混物的单位，其中大约有20%的公司正在生产PLA相干的塑料材料。但是，高份子量的PLA仍存在1些局限性：1) PLA合成要求单体纯度高、工艺复图片显示了Technyl reg; REDx在成型(初始)和在220摄氏度环境下放置24小时 的机械强度杂、反应进斯坦福大学材料科学与工程和光子学副教授Cui Yi说：“如果能给身体降温程控制精度高，致使其本钱高;2)PLA抗冲性差、柔性差、耐热性差;3)PLA品种单1，产品变化小，限制了其利用领域。许多研究人员将焦点投在PLA的改性方面，通过共混、共聚或表面修饰等物理和化学方法改良其性能。但是，对低份子量PLA多元醇关注较少。PLA多元醇可以作为聚氨酯的生物基原料，通过灵活的聚氨酯化学反应，能够取得1系列高性能聚乳酸基聚氨酯材料，将为有效地开发聚乳酸开辟了1条新路。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所“先进涂料与粘合技术”团队现已成功开发了1系列聚乳酸多元醇，解决了其酸值高、残单多的技术问题，并实现了600 kg级的中试生产(图1)，这成为全球第1个实现高品质聚乳酸多元醇的工业化制备。该研究团队开发的聚乳酸多元醇具有份子量可控、份子量散布窄、品种多、工艺流程简单、酸值和残单低等优点(中国专利：201510054929.7; 201510504652.3; 201510504687.7)。利用中试生产的聚乳酸多元醇通过溶液聚合制备了1系列热塑性和热固性聚乳酸聚氨酯，其力学性能可调，能实现从塑料到橡胶的调理，具有形状记忆性能和生物相容性(图2和3，中国专利：201510659107.1)。并系统地研究了聚乳酸多元醇份子量、扩链剂、异氰酸酯种类对性能的影响(RSC Advances, 2016, 6, 17888⑴7895; Chinese Journal of P比利时苏威团体下属的苏威特种聚合物分部也在利用Peek日趋受欢迎所带来的机遇olymer Science, 2016, 34(7), 901⑼09;生物工程学报, 2016, 32(6), 831⑻38)。制备的聚乳酸聚氨酯弹性体的拉伸强度可达23.5 MPa，断裂伸长率大于400%，该力学性能接近于石油基聚酯型聚氨酯(拜耳公司DesmopanR400系列)，且有望取代软聚氯乙烯(PVC)用于医疗器械中。
基于上述研究基础，该研究团队近期采取反应挤出方法实现了聚乳酸聚氨酯弹性体的1步绿色制备，避免了有机溶剂的使用，易于范围化生产。另外，可以通过条件控制调理弹性体的力学性能(图4)，可利用在软3D打印材料、生物医疗器械等高端领域。该项技术正在申请国家发明专利。目前，该研究团队已具有从绿色原料聚乳酸多元醇到其聚氨酯的绿色工业化制备技术，该项研究成果将对聚乳酸产业化利用具有明显的推动作用。
该研究工作得到了宁波市重点项目(2014B10023)和深圳光华伟业股分有限公司横向项目的支持。
图1 聚乳酸多元醇实验室及中试产品
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图2 聚乳酸聚氨酯的应力-应变曲线：左图为热塑性聚乳酸聚氨酯;右图为热固性聚乳酸聚氨酯
图3 聚乳酸聚氨酯形状记忆恢复进程
图4 双螺杆挤出机反应挤出的聚乳酸聚氨酯产品应力-应变曲线