專利名稱：一種有機(jī)成核劑及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)成核劑及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)是一種具有優(yōu)良的生物相容性的聚合物，其來源于可再生資源農(nóng)作物(如玉米)，最突出的優(yōu)點(diǎn)是生物可降解性，其使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利。聚乳酸具有良好的力學(xué)性質(zhì)、熱塑性、成纖性、透明度高，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，被產(chǎn)業(yè)界定為新世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型材料。但是作為工程塑料，聚乳酸存在結(jié)晶速率慢，成型制品的收縮率大、質(zhì)脆等缺點(diǎn)。為此，國內(nèi)外對(duì)如何提高聚乳酸的結(jié)晶速率、降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、如何提高其韌性等方 面進(jìn)行了較廣泛的研究。其中，添加結(jié)晶成核助劑提高聚合物結(jié)晶速度是一種在聚合物改性加工中常用的方法。結(jié)晶成核劑可分為有機(jī)、無機(jī)兩大類。常用的有機(jī)成核劑有含有苯環(huán)的堿金屬鹽類和長碳鏈脂肪羧酸金屬鹽，研究發(fā)現(xiàn)這類的金屬鹽會(huì)引起聚酯的降解，從而降低其力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能等。無機(jī)成核劑主要有蒙脫土、Ti02、CaO、MgO, BaS04、Si02、A1203等，這類成核劑的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到納米級(jí)粒徑尺寸，但在使用中存在團(tuán)聚問題，難以在聚合物中保持納米尺度的均勻分散。專利CN1366004利用雙螺桿擠出機(jī)將成核劑與聚酯材料共混加工，改善了成核劑分散問題且提高了聚酯結(jié)晶速度，但是對(duì)于生物降解材料來說，加工中熱降解劇烈，提高結(jié)晶速度的同時(shí)也降低了分子量。專利申請(qǐng)?zhí)?01080032592. 5，制備了聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物并聲明了其可作為成核劑使用，但該立構(gòu)復(fù)合物在合成過程中混入了傳統(tǒng)的有機(jī)系和無機(jī)系成核劑，因此在作為成核劑使用時(shí)很難證明其成核效果不是來源于這些添加的傳統(tǒng)成核劑。并且，聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物含有較多的端基基團(tuán)，在與聚乳酸樹脂熔融混煉時(shí)將會(huì)造成自身和基體樹脂的熱降解，若降解劇烈，將嚴(yán)重影響制品的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有機(jī)成核劑及其制備和應(yīng)用。本發(fā)明的成核劑與聚乳酸及其組合物樹脂具有良好的相容性，能夠克服傳統(tǒng)成核劑在聚合物中團(tuán)聚和分散不均勻的弊病，有效的提高聚乳酸及其組合物樹脂的結(jié)晶性能。本發(fā)明首先公開了一種有機(jī)成核劑，該有機(jī)成核劑包括如下重量份的組分聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物I 100重量份聚乳酸O 50重量份其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)通式如下PLA-R1-PLA ;其中Rl為聚多元醇，PLA為聚乳酸。進(jìn)一步的,所述有機(jī)成核劑包括如下重量份的組分
聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物I 100重量份聚乳酸I 50重量份其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)通式如下PLA-R1-PLA ;其中Rl為聚多元醇，PLA為聚乳酸。較優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚乳酸嵌段的重量百分比為50 99%，余量為聚多元醇嵌段。優(yōu)選的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚乳酸嵌段的重量百分比為50 90%,余量為聚多元醇嵌段。較優(yōu)的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于10mgK0H/g。更優(yōu)的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于lmgKOH/g。最優(yōu)的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于O. 05mgK0H/g。
較優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇的單體為飽和脂肪族聚酯多元醇、不飽和脂肪族聚酯多元醇或芳香族聚酯多元醇。更優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇選自聚乙二醇、聚環(huán)氧丙烷多元醇、聚環(huán)氧丁烷多元醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃二醇，聚丁二烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二醇中任一種或多種的嵌段共聚物。最優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值為500 20000。優(yōu)選的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值為500 10000。較優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸為聚L-乳酸、聚D-乳酸或聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物。較優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值為700 10000。更優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值為700 5000。本發(fā)明的聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚多元醇(Rl)兩側(cè)的聚乳酸(PLA)可以為組成和結(jié)構(gòu)相同的聚乳酸，也可以為組成和結(jié)構(gòu)不同的聚乳酸。較優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的分子量分布均小于等于2。更優(yōu)的，所述聚L-乳酸和聚D-乳酸的分子量分布均小于等于I. 5。較優(yōu)的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物可以為單一種類的聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物，也可以為兩種或多種聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的組合。較優(yōu)的，所述聚乳酸選自聚L-乳酸、聚D-乳酸、聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物中的一種或多種的組合。即本發(fā)明中，作為有機(jī)成和劑組成的所述聚乳酸(非嵌段共聚物中的聚乳酸)可以為L旋光異構(gòu)體均聚的聚L-乳酸，可以是D旋光異構(gòu)體均聚的聚D-乳酸，可以是聚L-乳酸和聚D-乳酸的兩嵌段或多嵌段共聚物，還可以是前述多種聚乳酸的組合。通過L代表聚L-乳酸，D代表聚D-乳酸，那么聚乳酸可以表示為L、D、LD、DL、LDL、DLD、LDLDL, DLDLD中任一種或多種的組合。聚乳酸的Mn值為700 10000，優(yōu)選Mn值為700 5000。
Llk本發(fā)明的聚L-乳酸的旋光異構(gòu)結(jié)構(gòu)為:li^o-CI1 '1聚D-乳酸的旋
O
*
I光異構(gòu)結(jié)構(gòu)為
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)成核劑，該有機(jī)成核劑包括如下重量份的組分 聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物I 100重量份 聚乳酸O 50重量份 其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)通式如下PLA-R1-PLA ;其中Rl為聚多元醇，PLA為聚乳酸。
2.如權(quán)利要求I所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述有機(jī)成核劑的組成中，聚乳酸的重量份為I 50重量份。
3.如權(quán)利要求I或2任一權(quán)利要求所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇的單體為飽和脂肪族聚酯多元醇、不飽和脂肪族聚酯多元醇或芳香族聚酯多元醇。
4.如權(quán)利要求3所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇選自聚乙二醇、聚環(huán)氧丙烷多元醇、聚環(huán)氧丁烷多元醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃二醇，聚丁二烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇中任一種或多種的嵌段共聚物。
5.如權(quán)利要求4所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值為500 20000。
6.如權(quán)利要求I或2任一權(quán)利要求所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸為聚L-乳酸、聚D-乳酸或聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物。
7.如權(quán)利要求6所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值為700 10000。
8.如權(quán)利要求I或2任一權(quán)利要求所述的有機(jī)成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚乳酸嵌段的重量百分比為50 99%，余量為聚多元醇嵌段。
9.權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述有機(jī)成核劑的制備方法，包括如下步驟 O混煉按照前述有機(jī)成核劑的組成將聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物與聚乳酸混合，加入密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)中，150 260°C進(jìn)行熔融共混，獲得有機(jī)成核劑產(chǎn)品； 2)有機(jī)成核劑產(chǎn)品的后續(xù)加工或利用。
10.權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述有機(jī)成核劑作為聚乳酸成核劑在制備聚乳酸樹脂中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)成核劑及其制備和應(yīng)用。本發(fā)明的有機(jī)成核劑包括如下重量份的組分聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物1～100重量份；聚乳酸0～50重量份；其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)通式如下PLA-R1-PLA；其中R1為聚多元醇，PLA為聚乳酸。本發(fā)明的有機(jī)成核劑產(chǎn)品的共聚結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、分子量分布均勻、共晶結(jié)構(gòu)完善、可以有效提升聚乳酸樹脂的結(jié)晶速率，有助于提高聚乳酸共混物的相容性，得到耐化學(xué)性、耐熱性優(yōu)異，并且透明性較好的聚乳酸及其組合物制品，在聚乳酸類制品制備領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08J3/20GK102875987SQ20121040233
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者張乃文, 任杰, 曾超 申請(qǐng)人:上海同杰良生物材料有限公司