[发明专利]一种聚乳酸高效成核剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚乳酸高效成核剂及其制备方法与应用，所述的聚乳酸高效成核剂的结构式如下所示：其中，R₁～R₅为H或烷基。本发明的聚乳酸高效成核剂为有机酰胺类小分子，添加量较少，与聚乳酸有较好的相容性，可实现在聚乳酸中的均匀分散；本发明的聚乳酸高效成核剂可发挥良好的结晶成核作用，促进了聚乳酸形成各类晶型生长，细化晶体尺寸，提高了结晶速率；本发明的聚乳酸高效成核剂适用于聚乳酸树脂中，可提高聚乳酸树脂的成型加工性、耐热性、抗氧化性和抗水解性。

技术领域

本发明属于高分子结晶成核助剂领域，具体涉及一种聚乳酸高效成核剂及其制备方法与应用。

背景技术

以石油为原料制成的不同种类塑料诸如聚烯烃、聚苯乙烯、聚氯乙烯等高分子材料迅猛发展，在某种程度上给人类生产和生活带来了极大的便利，但却在材料使用后因不降解问题给环境造成了严重的“白色污染”，给生态环境的良性发展带来了极大压力，再加上国家“绿水青山”规划的提出，传统材料将面临发展瓶颈。

为了解决这个问题，具有热塑性且具有生物可降解性的多种聚酯树脂被开发，而聚乳酸类聚合物的原料为从玉米、木薯等淀粉发酵所得到的乳酸，总碳排放少，且原料可再生，尤为受到关注。聚乳酸聚合物在堆肥、海水中等条件下，通过自然界中微生物的作用，在几周内就可出现明显降解，6-12个月就可实现基本降解完全，同时，降解产物成为对人体无害的乳酸、二氧化碳、水等小分子，且聚乳酸制品也是目前唯一一种在成本和性能上可与石油基塑料相竞争的生物基塑料。

然而，聚乳酸在使用中存在结晶速率慢、成型周期长、成型制品多呈非晶态及材质硬而脆的不足，严重制约了聚乳酸产品的加工和应用，通过提高聚乳酸的结晶性能，改善力学性能成为科技与产业界的研究热点，目前，添加成核剂是一种改善其结晶与力学性能的最有效方法。

近年来，国内外都在增强聚乳酸结晶的有机成核剂方面有新的尝试与成果，中国专利CN106750909A公开了用刚性多肽胺类聚乳酸快速结晶成核剂增强聚乳酸的结晶度，中国专利CN102838858 A公开了采用多种有机试剂复配一种新型成核剂的方法来提高聚乳酸结晶度，现有技术中还公开了双臂结构酰胺类成核剂(化学名称N，N’-二环己基-2,6-萘二甲酰胺，化学商品名TMB-5)，研究了溶体中TMB-5的组装形态的变化及其对基体的非等温结晶的影响，研究表明，在非等温结晶的初始阶段，随着浓度的增加，TMB-5的组装形态由分散的纳米粒子，原纤维和针状结构发生变化，从而导致结晶的形态变化，原纤维和针状结构比散布分散的TMB-5分子具有更大的比表面积和更高的β成核率，TMB-5的超临界浓度导致其在熔体内部分溶解并且甚至与基体分离的相。不均匀的晶体尺寸或重结晶和不溶解的成核剂的习惯有助于由针状TMB-5诱导的不太稳定和完美的β晶体。但这类有机成核剂较难制备，成本较高，且成核效果不明显，用量大，无法满足实际应用和工业化需求。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种聚乳酸高效成核剂及其制备方法与应用，本发明的成核剂添加量少，且与聚乳酸有较好的相容性，可实现在聚乳酸中的均匀分散，具有良好的结晶成核作用，促进聚乳酸形成各类晶型生长，细化晶体尺寸，提高了结晶速率和结晶度，应用在聚乳酸树脂中，可提高聚乳酸树脂的成型加工性、耐热性、抗氧化性和抗水解性。

本发明的第一目的提供了一种聚乳酸高效成核剂，所述的成核剂结构式如下所示：

其中，R₁～R₅为H或烷基。

本发明的的聚乳酸高效成核剂分子内含有两个酰胺键，多个苯环结构，本发明的成核剂中，不能含有结晶水或者水分过高，否则，将提高聚乳酸树脂在加工过程中的水解，因此，在使用前必须通过脱水干燥，以确保含水量小于100ppm。