[发明专利]一种促进聚乳酸立构复合结晶的方法

说明书

本发明公开了一种促进聚乳酸立构复合结晶的方法，它是将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、纳米埃洛或改性纳米埃洛石溶于有机溶剂中分散均匀，控制温度去除溶剂或者去除溶剂后熔融再结晶，即得到含有立构复合结晶结构的聚乳酸。本发明巧妙地利用了聚乳酸的立构复合结晶与纳米埃洛石晶体的结构的匹配性诱导立构复合结晶，形成了良好的晶格匹配效应，从而优先促进了聚乳酸立构复合结晶的生长。

技术领域

本发明属于高分子材料，尤其涉及一种通过添加纳米埃洛石提高聚乳酸立构复合物含量和材料性能的方法。

背景技术

当前，面对日益加剧的环境危机，大力开发和推广应用生物降解高分子材料显得尤为迫切。聚乳酸(PLA)以生物发酵的乳酸为原材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，以及可与聚烯烃相媲美的加工性能，因而成为最具推广应用价值的生物降解高分子品种。但是，聚乳酸结晶速率慢，导致通常熔融加工制品的结晶度非常低，从而使得制品在玻璃化温度(55℃)附近就发生热变形，这极大地限制了聚乳酸的应用。

1987年，Ikada首次发现通过将左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)共混可以获得聚乳酸的立构结晶结构，这种结构的熔点比单一PLLA或PDLA的熔点高30～60℃(Macromolecules 1987,20,904-906)。因此，提高聚乳酸中的立构复合结晶物的含量就成为了提高聚乳酸制品耐热性的一条有效途径。但是，在PLLA与PDLA共混物中，即使采用二者最易形成立构复合结晶的比例1:1，且采用最易形成立构复合结晶的溶液共混法，当二者的分子量均小于40kg/mol时，才较易形成立构复合结晶；超过此分子量，主要形成均质结晶。由于低分子量聚合物的机械性能差，即使形成立构复合结晶，在现实中也不具备工业使用价值。

因此，促进立构复合结晶在高分子量的样品中形成，并提高其含量，是当前聚乳酸立构复合结晶研究的重点。常用各种化学方法或物理方法增强PLLA与PDLA之间的相互作用，促进二者结合，以达到提高立构复合结晶含量的目的。中国专利(申请号201510796830.4)通过化学反应在PLLA和PDLA的分子链端引入能够形成四重氢键的2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(UPy)基团，虽然提高了立构复合结晶物的含量，但是这种化学改性的工艺路线比较复杂，不利于产业化。

相对于工艺路线复杂的化学改性，物理方法添加各种成核剂是提高聚乳酸立构复合结晶含量的又一经济、有效的方案，与本发明有关的是物理方法。

有关物理方法的文献已有相关报导，所用成核剂如Polymer期刊(2015，76，98-104)报导的添加多酰胺类成核剂可以抑制聚乳酸的均质结晶而促进立构复合结晶的形成；再比如US 2008/0097074A1公开的芳香族脲类化合物(如亚二甲苯基双十八烷基尿素)和中国专利申请号CN201410475711.4公开的苯基磷酸盐类化合物，均可作为成核剂促进PLLA和PDLA的立构复合结晶的形成。这些成核剂是人工合成的，制备工艺相对复杂，合成的价格一般在8万至18万每吨，应用成本高。

相对于上述各类传统的成核剂，各种新型的纳米材料在改变聚乳酸结晶行为的同时，有望将其独特的纳米改性效应赋予聚乳酸，是改变聚乳酸立构复合结晶含量的一个新思路。有文献报导，碳纳米管(Polymer 2016,105,167-171)可以有效的促进高分子量聚乳酸立构复合结晶的形成；中国专利申请号201510291146.0公开的一种快速形成聚乳酸立构复合物的方法，采用纳米纤维素提高聚乳酸立构复合结晶的含量。但是，诸如碳纳米管、纳米纤维素这些纳米材料，制备工艺路线复杂，导致原料成本太高，不利于规模化使用。

因此，寻找新的经济、有效的纳米材料促进立构复合结晶物的形成，是发挥纳米材料独特的改性价值，推进该方法工业化应用的关键。