一種具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物的制作方法

文檔序號(hào)：12403334閱讀：359來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>有機(jī)化合物處理,合成應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及一種具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聚乳酸不僅可以緩解環(huán)璄危機(jī)，減少二氧化碳的排放，而且由于它具有普通塑料所不具備的可降解性，能夠徹底解決大量廢棄的不可降解塑料堆積造成的“白色污染”。在應(yīng)用領(lǐng)域，聚乳酸已經(jīng)成功的市場(chǎng)化，也具有很大的應(yīng)用空間。

然而，純聚乳酸的耐熱溫度只有60℃上下，對(duì)于那些在對(duì)溫度要求稍高的行業(yè)如餐飲業(yè)，包裝業(yè)，都無法使用純聚乳酸產(chǎn)品。因此，需要對(duì)聚乳酸的耐熱性能進(jìn)行改性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。目前已知的聚乳酸耐熱改性方法有以下幾種：

復(fù)合法：將溶液處理過的植物纖維與聚乳酸經(jīng)壓合法復(fù)合，得到二者的復(fù)合材料。

結(jié)晶法：在聚乳酸中加入適量的成核劑，通過增加聚乳酸的結(jié)晶度的方法提高耐熱性能。

共混法：將聚乳酸與具有耐熱性能的其它高分子材料共混，利用其它高分子材料的高耐熱性提高聚乳酸的耐熱溫度。

雖然，以上方法均可以一定程度的提高聚乳酸的耐熱性能，但是也有各自難以克服的缺點(diǎn)。如復(fù)合法只能適用于熱壓成型的方法加工，不能采用高速注塑成型，生產(chǎn)效率較差；結(jié)晶法則比較依賴于成核劑的效率，而且成型周期較長，結(jié)晶速度過慢，不利于大規(guī)模生產(chǎn)；共混法對(duì)耐熱溫度的提升幅度有限，主要是由于共混物中的聚乳酸組分依然是不耐熱的。盡管如此，對(duì)于提高聚乳酸結(jié)晶度的方法仍然最有發(fā)展?jié)摿?，因?yàn)椋@種方法能夠適用于注塑加工，也就為大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，值得我們?nèi)ミM(jìn)一步研究改進(jìn)。

如中國專利(授權(quán)公告號(hào)：CN101544813B)公開了一種快速結(jié)晶聚乳酸復(fù)合材料，該復(fù)合材料的組成和質(zhì)量百分比含量為：

半結(jié)晶型聚L-乳酸：59％～98％；有機(jī)改性天然礦物：1％～40％；有機(jī)結(jié)晶促進(jìn)劑：0.5％～20％；熱穩(wěn)定劑：0.1％～1.0％；潤滑劑：0.05％～1.0％；抗氧劑：0.2％～1.5％。雖然，其能夠?qū)崿F(xiàn)較好的耐熱性和快速結(jié)晶能力，然而，其結(jié)晶時(shí)間仍存在過長的缺陷，需要在15分鐘左右，大大的降低了加工效率問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物，解決的問題是如何實(shí)現(xiàn)快速結(jié)晶的同時(shí)兼具高強(qiáng)度性能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的，一種具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物，其特征在于，該聚乳酸組合物包括以下重量份的成分：

聚L-乳酸：80～99；無機(jī)填料：0.1～5.0；增韌改性劑：1.0～25；

所述增韌改性劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的彈性體，且核層為聚二酸二醇酯組成；殼層為聚D-乳酸組成。

本發(fā)明具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物，通過加入具有核殼結(jié)構(gòu)的彈性體，并以聚二酸二醇酯作為核層能夠提供基體樹脂較好的韌性，使保持材料的整體強(qiáng)度性能，還能夠使材料在100℃的高溫條件下還具有較好的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率的作用；而以聚D-乳酸為殼層，則又能夠使具有核殼結(jié)構(gòu)的彈性體與基體材料中的聚L-乳酸之間具有較好的相容性，強(qiáng)化增韌效果，具有較好的耐熱性能和強(qiáng)度性能。同時(shí)，聚D-乳酸還能夠與聚L-乳酸基體樹脂之間形成立構(gòu)結(jié)晶作用，能夠起到成核點(diǎn)而引發(fā)聚L-乳酸基體樹脂快速結(jié)晶的能力。也就是說，相當(dāng)于在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行冷卻結(jié)晶，就能夠使材料具有較高的強(qiáng)度性能，提高改性樹脂的整體加工效率；也實(shí)現(xiàn)了無需外加成核劑也能夠達(dá)到快速結(jié)晶的能力，實(shí)現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)冷卻就實(shí)現(xiàn)具有快速結(jié)晶能力的同時(shí)兼具高強(qiáng)度的效果。

在上述具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物中，作為優(yōu)選，所述聚二酸二醇酯為交聯(lián)結(jié)構(gòu)。使增韌改性劑即具有核殼結(jié)構(gòu)的彈性體本身具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步的提高整體的增韌性能來提高材料的性能和高溫強(qiáng)度性能；同時(shí)，通過采用交聯(lián)結(jié)構(gòu)還能夠使增韌改性劑與基體原料之間具有更好的相容性，使不會(huì)對(duì)材料的整體強(qiáng)度性能造成太大的影響，能夠保持較好的強(qiáng)度性能。

在上述具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物中，作為優(yōu)選，所述聚二酸二醇酯為聚已二酸已二醇酯、聚辛二酸辛醇酯和癸二酸癸二醇酯中的一種或幾種。能夠與基體樹脂之間形成較好的相容性，使在提高結(jié)晶速度的同時(shí)仍能夠保持在較高的強(qiáng)度性能。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述聚二酸二醇酯的數(shù)均分子量為3000～5000；所述聚D-乳酸的數(shù)均分子量為3000～5000。

在上述具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物中，作為優(yōu)選，所述具有核殼結(jié)構(gòu)的彈性體中二酸二醇酯與聚D-乳酸的質(zhì)量比為1：1.0～1.3。目的是為了使材料整體具有快速結(jié)晶能力的同時(shí)又具有較高的強(qiáng)度性能。

在上述具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物中，作為優(yōu)選，所述聚L-乳酸的熔點(diǎn)≥175℃。聚L-乳酸的熔點(diǎn)與其旋光異構(gòu)體的含量有直接關(guān)系，異構(gòu)體含量越低，聚乳酸的分子鏈規(guī)整度越高，聚乳酸的熔點(diǎn)也越高。因此，使聚L-乳酸的熔點(diǎn)和旋光異構(gòu)體能夠使具有較好的結(jié)晶速度和結(jié)晶度，提高材料的強(qiáng)度性能的作用。更進(jìn)一步的，最好所述聚L-乳酸的旋光異構(gòu)體含量≤1％。更進(jìn)一步的優(yōu)選，所述聚L-乳酸的熔點(diǎn)為176℃～180℃。

在上述具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物中，作為優(yōu)選，所述無機(jī)填料選自滑石粉或硅酸鈣?；刍蚬杷徕}具有輔助成核以及增韌的作用。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述無機(jī)填料的目數(shù)為2000～4000。既能夠起到較好的增韌作用，又能夠使填料更好的分散在基體樹脂中，使有利于造粒成型，加工方便的優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本具有快速結(jié)晶能力的聚乳酸樹脂組合物，通過采用具有核殼結(jié)構(gòu)的彈性體作為增韌改性劑，使殼層中的聚D-乳酸能夠與聚L-乳酸之間形成立構(gòu)結(jié)晶的作用，使實(shí)現(xiàn)快速結(jié)晶的作用，使聚乳酸組合物實(shí)現(xiàn)兼具高強(qiáng)度和高耐熱性的效果。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

將數(shù)均分子量約為3000的聚癸二酸癸二醇酯與三苯基甲烷三異氰酸酯按照質(zhì)量比98：2的原料配比，加入反應(yīng)釜中并控制溫度在140℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)30分鐘，然后，將數(shù)均分子量約為5000的聚D-乳酸與異佛爾酮二異氧酸酯(IPDI)按照質(zhì)量比為99：1的原料配比再加入反應(yīng)釜中并升溫至并控制溫度為170℃繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，其中，原料中聚癸二酸癸二醇酯與聚D-乳酸質(zhì)量比為1：1，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的中間反應(yīng)物放入擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒得到相應(yīng)的增韌改性劑T1。

實(shí)施例2

將數(shù)均分子量約5000的聚己二酸己二醇酯與三苯基甲烷三異氰酸酯按照質(zhì)量比98：2的原料配比投入到反應(yīng)釜中升控制溫度為140℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)30分鐘，然后，再將數(shù)均分子量約3000的聚D-乳酸與異佛爾酮二異氧酸酯(IPDI)按質(zhì)量比為99：1的原料配比再加入到反應(yīng)釜中，并升溫到170℃保持溫度繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，其中，聚已二酸二醇酯與聚D-乳酸質(zhì)量比為1：1.3，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的中間反應(yīng)物放入擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒得到相應(yīng)的增韌改性劑T2。

實(shí)施例3

將數(shù)均分子量約為4000的聚辛二酸辛二醇酯與三苯基甲烷三異氰酸酯按照質(zhì)量比98：2的原料配比投入到反應(yīng)釜中，升溫并控制溫度在140℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)30分鐘，然后，將數(shù)均分子量約為4000的聚D-乳酸與異佛爾酮二異氧酸酯(IPDI)按照質(zhì)量比99：1的原料配比再投入反應(yīng)釜中，再升溫至170℃并保持溫度繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，其中，原料聚辛二酸辛二醇酯與聚D-乳酸的質(zhì)量比為1：1.2，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物投入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，得到相應(yīng)的增韌改性劑T3。

實(shí)施例4

將數(shù)均分子量約為3500的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚辛二酸辛二醇酯與三苯基甲烷三異氰酸酯按照質(zhì)量比98：2的原料配比投入到反應(yīng)釜中，升溫并控制溫度在140℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)30分鐘，然后，將數(shù)均分子量約為4500的聚D-乳酸與異佛爾酮二異氧酸酯(IPDI)按照質(zhì)量比98：1的原料配比再投入反應(yīng)釜中，再升溫至170℃并保持溫度繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，其中，原料聚辛二酸辛二醇酯與聚D-乳酸的質(zhì)量比為1：1.1，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物投入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，得到相應(yīng)的增韌改性劑T4。

實(shí)施例5

將數(shù)均分子量約4500的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚己二酸己二醇酯與三苯基甲烷三異氰酸酯按照質(zhì)量比99：2的原料配比投入到反應(yīng)釜中升控制溫度為140℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)30分鐘，然后，再將數(shù)均分子量約3500的聚D-乳酸與異佛爾酮二異氧酸酯(IPDI)按質(zhì)量比為98：1的原料配比再加入到反應(yīng)釜中，并升溫到170℃保持溫度繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，其中，聚已二酸二醇酯與聚D-乳酸質(zhì)量比為1：1.2，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的中間反應(yīng)物放入擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒得到相應(yīng)的增韌改性劑T5。

實(shí)施例6