[发明专利]一种成核剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于树脂材料技术领域，尤其涉及一种成核剂及其制备方法。

背景技术

聚乳酸（PLA）作为一种人工合成的热塑性脂肪族聚酯，近年来备受人们关注。合成PLA的原料取材于生物资源，是一类以可再生生物资源为原料，经过化学合成方法制备，具有可再生性；同时，PLA也具有优良的生物降解性和生物相容性，其在环境中最终分解为CO₂和H₂O，因而无污染，是真正意义上的环境友好材料；不仅如此，PLA的许多性能指标与聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料相似，其具有机械性能好、无毒、相对密度较低、常温下容易加工成型、可全部生物降解、价格相对低廉等优良特性，现已成为生物基塑料中增长速度最快、产量最大、新产品开发最为活跃的品质，可以广泛应用于化工、轻工、汽车制造、家电、包装材料等，是21世纪最有前途的生物医用材料和包装材料。

但与常规聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等通用塑料相比，普通的聚乳酸塑料存在着耐热性差、结晶速度较慢、成型加工周期长、成型收缩率较大等缺点，从而使其应用范围在一定程度上受到了限制，尤其是在包装、日用品和工程材料等领域的应用受到了很大的限制。

大量研究工作证明：添加成核剂可以调控PLA的结晶行为，提高结晶速率、改善加工性能、缩短成型周期。目前，有报道利用双酰胺化合物与聚乳酸分子间形成的相互作用来提高聚乳酸结晶成核能力，从而获得一种结晶速率快、生产成本较低的改性聚乳酸，但是此类化合物是以烷基、羟基、硝基、氨基、烷氧基等取代基中的一种或者两种为端基，与聚乳酸基体相容性较差，导致试剂添加量减少，晶核形成不充分，提升结晶成核能力不明显，仍然存在着技术缺点。

随着PLA应用领域的不断拓展，人们对成核剂的要求也不断提高，现有的成核剂品种逐渐难以满足所有的应用需要，因此，设计合成新型、高效的PLA成核剂具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种成核剂及其制备方法，该成核剂具有较好的促结晶作用。

本发明提供了一种成核剂，如式（I）所示：

其中，M为H、碱金属原子或碱土金属原子，n为M的化合价。

优选的，所述M为H、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca或Ba。

本发明还提供了一种成核剂的制备方法，包括以下步骤：

将5-磺酸基间苯二甲酸与酰化试剂混合，加热进行酰化反应，然后加入苄醇，进行醇解反应，得到式（I）所示的成核剂；

或将5-磺酸基间苯二甲酸与酰化试剂混合，进行酰化反应，然后加入苄醇，进行醇解反应，再加入M金属或含M的化合物，进行成盐反应，得到式（I）所示的成核剂；

其中，M为H、碱金属原子或碱土金属原子，n为M的化合价。

优选的，所述酰化试剂选自亚硫酰氯、三氯化磷与五氯化磷中的一种。

优选的，所述酰化试剂与5-磺酸基间苯二甲酸的摩尔比为（2～5）：1。

优选的，所述酰化反应的温度为50℃～100℃，酰化反应的时间为4～8h。

优选的，所述苄醇与5-磺酸基间苯二甲酸的摩尔比为（2～5）：1。

优选的，所述醇解反应的温度为0℃～30℃，醇解反应的时间为4～8h。

本发明还提供了一种树脂组合物，包括式（I）所示的成核剂与聚乳酸树脂；

其中，M为H、碱金属原子或碱土金属原子，n为M的化合价。

优选的，所述式（I）所示的成核剂与聚乳酸树脂的质量比为（0.5～5）：100。

本发明提供了一种成核剂及其制备方法，该成核剂如式（I）所示，其中，M为H、碱金属原子或碱土金属原子。与现有成核剂相比，首先，本发明成核剂具有较高的分子对称结构，有利于诱导结晶；其次，该成核剂中含有三个苯环结构，分子结构中苯环的增加，有利于促进结晶，也有利于提高结晶度。

实验结果证明，使用本发明成核剂的树脂组合物的t_1/2=2.99min，结晶度为40.0%。

附图说明

图1为本发明实施例2中得到的式（I）所示的成核剂红外光谱图；

图2为本发明实施例2中得到的式（I）所示的成核剂的核磁共振氢谱图；

图3为本发明实施例5、比较例1与比较例2中制备得到的共混树脂的等温DSC曲线图。

具体实施方式