[发明专利]一种含羧酸盐成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含羧酸盐成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法，属于聚乳酸加工技术领域，原料包括羧酸盐成核剂、抗氧剂、抗水解剂和L‑聚乳酸，将上述原料经过高速混合器混合和双螺杆挤出造粒制得；在制备过程中，以酸酐类物质和氢氧化钾为原料，在非质子溶剂中进行反应，将酸酐类物质合成为含有四个羧酸盐基团的羧酸盐成核剂，羧酸盐成核剂以极其微小的固体颗粒形式均匀地分散在聚乳酸熔融体中作为异相晶核，减小了聚乳酸成核结晶所需的界面自由能，从而促进聚乳酸链段以该种晶核为中心同时结晶，达到提高聚乳酸结晶速率和结晶度的目的。

技术领域

本发明属于聚乳酸加工技术领域，具体地，涉及一种含羧酸盐成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法。

背景技术

聚乳酸是一种聚酯，而乳酸是一种自然界存在的生物单体。聚乳酸是热塑性的，可以用一般塑料的生产工艺加工，如制成薄膜、片材和纤维，是一种具有广阔应用前景的生物基可降解材料。

但聚乳酸存在耐热性差等缺点，通过各种成型方法得到的聚乳酸制品，其玻璃化转变温度只有55-65℃，难以满足实际的运用。经过结晶后，其热变形温度可以提高到100℃以上，但是聚乳酸虽然是结晶性高分子，但由于结晶速率很慢，在实际成型过程中难以充分结晶。

羧酸盐类成核剂是最早研究的聚丙烯成核剂之一，一般来说羧酸基团本身并没有成核能力，但羧酸盐具有诱导聚合物结晶的能力，而不同的羧酸盐的成核能力也有一定的差异；二元羧酸盐在聚丙烯中应用较为广泛，但是在聚乳酸中应用较少，究其原因，是因为二元羧酸盐类成核剂诱导聚乳酸结晶的能力与聚丙烯对比相对不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含羧酸盐成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法，该羧酸盐成核剂能够很好地促进聚乳酸链段以该种晶核为中心快速结晶，以提高聚乳酸的结晶能力。

本发明要解决的技术问题：如何提高聚乳酸的结晶速率和结晶度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种含羧酸盐成核剂的聚乳酸组合物，包括以下重量百分比的原料：羧酸盐成核剂0.3-5％，抗水解剂0.1-1.5％，抗氧剂0.2-1.5％，余量为L-聚乳酸补全至100％；

所述羧酸盐成核剂的结构通式如下所示：

进一步地，所述羧酸盐成核剂由以下方法制备而成：

在搅拌转速为200r/min条件下，将酸酐类物质溶解于溶剂中，然后分多批次等量的加入氢氧化钾，在50-90℃条件下，进行反应3-6h，反应结束后使用无水乙醇洗涤反应产物，真空干燥后得到羧酸盐成核剂。

进一步地，所述酸酐类物质为

中的任意一种，其中，n＝1-6。

进一步地，所述溶剂为非质子溶剂；优选地，所述溶剂为DMF、DMAC和NMP中的任意一种。

进一步地，所述酸酐类物质与氢氧化钾的用量摩尔比为1:4，所述溶剂的用量为酸酐类物质和氢氧化钾总重量的50-80％。

进一步地，所述抗水解剂为单体碳化亚胺或聚合型碳化亚胺中的任意一种。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010。

进一步地，所述L-聚乳酸为市售L-聚乳酸，其左旋乳酸含量＞90％。

一种含羧酸盐成核剂的聚乳酸组合物的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1、将所有配方原料加入到高速混合机中，搅拌10min，得到混合物；

步骤S2、将混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，熔融温度为180-230℃，螺杆长径比＞30，熔融塑化后挤出造粒，烘干后得到聚乳酸组合物。