一种改性聚乳酸材料组成和质量百分比为：半结晶型聚L-乳酸97%~99.9%、苯并三氮唑衍生物0.1%~2%、抗氧剂0%~1%、热稳定剂0%~1%、无机填料0%~2%，各组分的质量百分比之和为100%，其制备方法是以苯并三氮唑为基础，合成具有活性中心、苯环刚性结构、分子电子密度大、熔点高的苯并三氮唑衍生物，通过苯并三氮唑衍生物在熔融降温过程中快速成核，并与聚乳酸分子链间形成相互作用促使聚乳酸分子链排列成为规整结构，达到聚乳酸快速成型的目的，制备本发明专利技术改性聚乳酸材料能快速成型，等温结晶行为显示其在105℃的半结晶时间为1.1min，拉伸强度58MPa，冲击强度19KJ/m2，热变形温度67℃，本发明专利技术提供的聚乳酸改性材料对丰富聚乳酸结晶成核剂开发范畴具有重要的科学价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高分子材料合成领域，具体涉及一种改性聚乳酸材料。
技术介绍
聚乳酸是一种以生物资源为原料经化学合成得到的环境友好型材料，具有完全的可降解性，属于绿色低碳材料，并且随着研究的深入，聚乳酸已完全占据生物可降解高分子材料领域的主导地位。据估计，全球聚乳酸产能将从2011年的18.2万吨攀升至2020年的72.1万吨，而亚洲的产能预计将接近一半，超越北美位居世界首位。亚洲国家如印度尼西亚、马来西亚、泰国等纷纷出台政策扶持各类生物基材料的发展，我国则于2012年底出台了《生物产业发展规划》（国发（2012）65号），把聚乳酸列为国家生物基产品发展行动计划，明确提出研究制定生物基产品消费的市场鼓励政策。同时亚洲拥有大量的农业原料，这些都将助推聚乳酸产业的快速发展。但要将聚乳酸全面推向市场依然存在一系列科学技术问题需要突破，其中包括热变形温度较低，脆性高，抗冲击性差，成型周期较长等技术问题，在一定程度上限制了其使用范围。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种苯并三氮唑的衍生物，该系列苯并三氮唑衍生物用于改性聚乳酸材料的制备，可加快聚乳酸结晶速率、使得聚乳酸成型周期短。本专利技术的第二个目的在于提供上述苯并三氮唑的衍生物的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种改性聚乳酸材料，该聚乳酸改性材料具有优异的力学性能。本专利技术的第四个目的在于提供上述改性聚乳酸材料的制备方法。本专利技术的目的是通过如下技术措施实现的：一种苯并三氮唑的衍生物，其特征在于：所述苯并三氮唑衍生物的结构由通式（1）、（2）、（3）、（4）表示：式中，R1、R2、R3、R4为氢或碳原子数为1~10的烷基基团、巯基、羟基、硝基、氨基等极性取代基团，n的取值范围为1~20。一种苯并三氮唑的衍生物的制备方法，按如下步骤进行:1.以苯并三氮唑、卤代有机酸、氢氧化钠为反应物，按摩尔比苯并三氮唑：卤代有机酸：氢氧化钠=1:0.8~1.5:1.2~2.5经加热回流反应后过滤，用盐酸酸化滤液至无白色粉末状沉淀生成，用正丁醇重结晶得到苯并三氮唑有机酸；2.将苯并三氮唑有机酸和乙醇按摩尔比1:2~5混合，加入0.5~3ml的浓硫酸，加热回流反应后冷却至室温，反应液倒入装有碎冰的烧杯内，放冰箱过夜，得到白色沉淀，过滤得苯并三氮唑的脂类化合物，备用；3.取苯并三氮唑的脂类化合物，水合肼和乙醇，按质量比苯并三氮唑的脂类化合物：水合肼：乙醇=1:0.8~1.8:3.0~5.0混合反应冷却析出白色针状结晶苯并三氮唑酰肼化合物，备用；4.将苯并三氮唑酰肼化合物溶于有机溶剂中，备用；5.在N2保护下，将芳香族多酸化合物或芳香族单酸化合物滴加到溶有苯并三氮唑酰肼化合物的有机溶液中，于50~70 ℃反应3~5h，倾倒入水中，抽滤并用去离子水洗涤，最后于100 ℃下干燥24h即得苯并三氮唑的衍生物。上述芳香族多酸化合物可以是芳香族四酸化合物、芳香族三酸化合物、芳香族二酸化合物以及芳香族单酸化合物，具体可以是N, N, N, N-1,4-苯二胺四乙酸、已二胺四乙酸、已二胺四丙酸、均苯四甲酸、均苯四乙酸、柠檬酸、丙三酸、均苯三酸、偏苯三酸、均苯三乙酸、十八烷二酸、十七烷二酸、十二烷二酸、十一烷二酸、癸二酸、壬二酸、辛二酸、已二酸、戊二酸、丙二酸、十九酸、十八酸、十七酸、十五酸、十三酸、十一酸、癸酸、壬酸、辛酸、庚酸、已酸、丁酸、丙酸等中的一种。上述所需原料，均为本领域公知的，市场上均可购买到。一种改性聚乳酸材料，其特征在于：是按下列质量百分比的原材料制得，半结晶型聚L-乳酸97%~99.9%、苯并三氮唑衍生物0.1%~3%，各组分的质量百分比之和为100%。研究人员发现，将苯并三氮唑衍生物作为生物结晶成核剂用于制备改性聚乳酸材料，使得聚乳酸结晶速率快，成型周期短，以此提高聚乳酸的生产效率。为了进一步提高上述改性聚乳酸材料的力学性能，一种改性聚乳酸材料，其特征在于：它是按下列质量百分比的原材料制得，半结晶型聚L-乳酸97%~99.9%、苯并三氮唑衍生物0.1%~2%、抗氧剂0%~1%、热稳定剂0%~1%、无机填料0%~2%，各组分的质量百分比之和为100%。所述抗氧剂为四季戊四醇酯、丙酸十八醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷中的一种或多种；所述热稳定剂是顺丁烯二酸酐或/和环氧大豆油；所述无机填料为滑石粉、蒙脱土、高岭土或碳黑，所述无机填料是在0.4~0.8MPa的工作压力下经超音速气流粉碎机处理3~7h进行表面改性，表面改性剂为硬脂酸或马来酸酐。超音速气流粉碎机为本领域公知常识。一种改性聚乳酸材料的制备方法，按如下步骤进行:将半结晶型聚L-乳酸、苯并三氮唑衍生物、热稳定剂、抗氧剂和无机填料充分干燥后，经均匀混合，于175~185℃温度区间内通过转矩流变仪进行熔融共混，先于0~32rpm的转速下熔融共混，再于32~64rpm转速条件下熔融共混，共混时间为5~10min，即得改性聚乳酸材料。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术以苯并三氮唑为基础，合成具有活性中心、苯环刚性结构、分子电子密度大、熔点高的苯并三氮唑衍生物，通过苯并三氮唑衍生物在熔融降温过程中快速成核，并与聚乳酸分子链间形成相互作用促使聚乳酸分子链排列成为规整结构，达到聚乳酸快速成型的目的，按照本专利技术制备方法制得的改性聚乳酸材料能快速成型，等温结晶行为显示其在105 ℃的半结晶时间为1.1 min，拉伸强度58MPa，冲击强度19KJ/m2，热变形温度67℃，本专利技术提供的聚乳酸改性材料制备工艺流程简单，加工性能强，有较强的应用价值，同时对丰富聚乳酸结晶成核剂开发范畴具有重要的科学价值，值得市场推广。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。对比实施例：纯聚乳酸样条的制备真空干燥的半结晶型聚L-乳酸（重均分子量19.5W）100份在转矩流变仪中熔融共混，熔融温度为180 ℃，在32 rpm的转速下熔融共混4 min，再于64 rpm转速下熔融共混4 min，经热亚和冷亚成型，即得，待测。实验结果：纯聚乳酸的等温结晶测试其在105 ℃的半结晶时间为49.9 min，拉伸强度为55MPa，冲击强度为15KJ/m2，热变形温度53℃。实施例1：均苯三酸三苯并三氮唑乙酰肼改性聚乳酸样条的制备方法均苯三酸三苯并三氮唑乙酰肼的制备方法：均苯三酸三苯并三氮唑乙酰肼的合成由五步液相反应法实现。首先是苯并三氮唑乙酰肼的制备，以2.6g苯并三氮唑、2.0g氯乙酸、1.8g氢氧化钠和100ml水为反应物，经加热回流反应2h后过滤，用盐酸酸化滤液至无白色粉末状沉淀生成，用100ml正丁醇重结晶得到苯并三氮唑乙酸，向苯并三氮唑乙酸中加入乙醇（苯并三氮唑乙酸和乙醇摩尔比1：2），本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种苯并三氮唑的衍生物，其特征在于：所述苯并三氮唑衍生物的结构由通式（1）、（2）、（3）、（4）表示：式中，R1、R2、R3、R4为氢或碳原子数为1~10的烷基基团、巯基、羟基、硝基、氨基等极性取代基团，n的取值范围为1~20。
【技术特征摘要】
1.一种苯并三氮唑的衍生物，其特征在于：所述苯并三氮唑衍生物的结构由通式（1）、（2）、（3）、（4）表示：
式中，R1、R2、R3、R4为氢或碳原子数为1~10的烷基基团、巯基、羟基、硝基、氨基等极性取代基团，n的取值范围为1~20。
2.如权利要求1所述的苯并三氮唑的衍生物的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
A. 以苯并三氮唑、卤代有机酸、氢氧化钠为反应物，按摩尔比苯并三氮唑：卤代有机酸：氢氧化钠=1:0.8~1.5:1.2~2.5经加热回流反应后过滤，用盐酸酸化滤液至无白色粉末状沉淀生成，用正丁醇重结晶得到苯并三氮唑有机酸；
B. 将苯并三氮唑有机酸和乙醇按摩尔比1:2~5混合，加入0.5~3ml的浓硫酸，加热回流反应后冷却至室温，反应液倒入装有碎冰的烧杯内，放冰箱过夜，得到白色沉淀，过滤得苯并三氮唑的脂类化合物，备用；
C. 取苯并三氮唑的脂类化合物，水合肼和乙醇，按质量比苯并三氮唑的脂类化合物：水合肼：乙醇=1:0.8~1.8:3.0~5.0混合反应冷却析出白色针状结晶苯并三氮唑酰肼化合物，备用；
D.将苯并三氮唑酰肼化合物溶于有机溶剂中，备用；
E. 在N2保护下，将芳香族多酸化合物或芳香族单酸化合物滴加到溶有苯并三氮唑酰肼化合物的有机溶液中，于50~70 ℃反应3~5h，倾倒入水中，抽滤并用去离子水洗涤，最后于100 ℃下干燥24h即得苯并三氮唑的衍生物。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述芳香族多酸化合物为芳香族四酸化合物、芳香族三酸化合物或芳香族二酸化合物。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述芳香族多酸化合物或芳香族单酸化合物为N, N, N, N-1,4-苯二胺四乙酸、已二胺四乙酸、已二胺四丙酸、均苯四甲酸、均苯四乙酸、柠檬酸、丙...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡艳华，张艳华，李顺江，田宗菊，王琬莹，田应佩，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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