[发明专利]一种聚乳酸成核剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，特别涉及一种聚乳酸成核剂的制备方法。

背景技术

聚乳酸（PLA）最早是在1932年杜邦公司Carothers在真空条件下加热乳酸时得到了低分子量的聚乳酸。到了上世纪七十年代，研究者开始合成高分子量并具有旋光性的PLA。优异的生物兼容性和生物分解性使PLA的研制与开发受到越来越多的重视，到1987年，Cargill公司和Dow chemical公司在PLA开发方面有了突破性的发展，他们采用玉米为原料，实现了乳酸的工业化生产，并于2001年成立NatureWorks，实现了PLA的产业化。

PLA材料强度高、流动性好、易于成型、尤其是具有良好的生物降解性能，是一种环境友好性的材料，在一次性用品、包装材料等领域具有广阔的应用前景。但是PLA材料也存在不足，如结晶速率慢、耐热性能低、脆性大。

为了改善它的不足，扩大其应用领域，研究者进行了大量的研究工作，加入增韧剂或增塑剂改善其韧性，取得了良好的效果，通过加入成核剂加快其结晶速率，提高结晶度，改善耐热性能。但到目前为止，PLA材料低的结晶速率与耐热性依然没有得到有效改善，极大地妨碍了它的推广应用。由于PLA材料的结晶速率低，其注射制品需要经过模内结晶过程才能达到性能要求，而这种技术工艺生产效率低，且能源消耗大，使得生产制品的成本提高；由于PLA材料的耐热性差，限制了它在一次性制品领域的应用，如水杯、一次性餐具等需要耐热的产品。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种工艺过程简单、易于控制的聚乳酸成核剂的制备方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种聚乳酸成核剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在室温下，把海泡石在搅拌的条件下投入到酸性液体中，海泡石与酸液的重量比例为1:0.5-20，搅拌混合10-60分钟后，过滤；

（2）经过氢氧化钠水溶液反复洗涤3-9次，干燥后得到海泡石；

（3）把得到的海泡石放入高速混合机，加入二异氰酸酯，在温度为80-150℃条件下进行固相反应，混合速度10-800转/分钟，时间为3-60分钟，之后进行冷却，冷却到50-75℃；

（4）再加入重量比为0.3-5.0%的马来酰亚胺，进行高速混合3-30分钟，混合速度为500-1800转/分钟，停机冷却，得到的产物就是聚乳酸成核剂。

上述步骤（1）中的酸性液体为硫酸、磷酸、盐酸。

上述步骤（1）中海泡石的粒径为0.01-30μm，酸液的浓度为3-95%。

上述步骤（2）中氢氧化钠的浓度为0.5-30%。

上述步骤（3）中海泡石与二异氰酸酯的重量比为10:0.1-1。

上述步骤（3）中的二异氰酸酯是：1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯。

上述步骤（4）中使用的马来酰亚胺为N,N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺、N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺。

本发明的有益效果在于：本发明工艺过程简单、易于控制，基础原料来源丰富，该成核剂在聚乳酸中添加量为0.1-1.5%，能显著提高结晶速率，增加制品的结晶度，提高制品的耐热性能。在采用注射成型时，不需要模内结晶过程，缩短了制品的成型周期，提高了生产效率，同时由于结晶度提高（可以达到55%），极大改善了PLA制品的耐温性能，制品可以在125℃条件下使用而不发生变形。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

在室温下，把粒径为0.01-5μm的海泡石，在搅拌的条件下投入到浓度为3%的硫酸液体（酸液）中，海泡石与酸液的重量比例为1:20，搅拌混合10分钟后，过滤，经过氢氧化钠水溶液洗涤3次，氢氧化钠水溶液的浓度为0.5%，干燥后得到高纯度、高活性的海泡石。把高活性的海泡石放入高速混合机，加入1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI），海泡石与1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）的重量比为10：0.1，在温度为80℃条件下进行固相反应，混合速度为10转/分钟，时间为60分钟，之后对体系进行冷却，冷却到温度为50℃，再加入重量比为0.3%的N,N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺（BMI），高速混合3分钟，混合速度为500转/分钟，停机冷却，得到的产物就是聚乳酸的一种高效成核剂。

实施例2：