一种左旋聚乳酸横穿柱晶及其制备方法技术

一种左旋聚乳酸横穿柱晶，包括以下组分：左旋聚乳酸85-95%，左旋聚乳酸纤维5-15%；制备方法包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维在130～150℃真空下干燥5～8小时，将左旋聚乳酸在130～150℃真空下干燥3～7小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸升温至180～200℃，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在130℃～150℃下引入到步骤2）处理后的初始浓度为0.01～0.02g/ml的聚乳酸本体中；4）迅速将步骤3）中的产物分别退火至110～130℃，保持30～180min，使产物充分结晶；5）将步骤4）充分结晶后的产物取出，冷却至室温；制备方法简便易得，成本低廉，有望工业化生产，具有极大的潜在经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种左旋聚乳酸横穿柱晶及其制备方法
本专利技术属于高分子材料制备
，具体涉及一种左旋聚乳酸横穿柱晶及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸（PLA）是一种可降解线性脂肪族聚酯，其来源于可再生生物资源（如马铃薯、玉米等），因此具有优异的可生物降解性，在自然条件下分解成二氧化碳和水，对生物体及环境无害。作为其旋光异构体，聚L-乳酸（PLLA）除具有上述优点外还具有聚乳酸其他旋光异构体所不具有的优异性能，只有聚L-乳酸（PLLA）对人体具有生理活性，可将其应用于医学、食品等领域，作为结晶性聚合物，它还具有良好的力学性能，可实现工业化生产。但聚L-乳酸质硬且脆，韧性及热稳定差等缺点限制了其良好的应用前景，使其难于在工业化中应用，而现有的共混改性、共聚改性等方法对聚L-乳酸的降解性能、生理活性等优异性能产生了不利影响，阻碍了其作为生物活性材料在医学、食品等领域的应用。已有报道指出，聚合物熔体在力学剪切或应变条件下结晶可形成柱状结构。在剪切后熔体或在熔体中抽拉纤维,或应变应力作用下，形成伸直分子链并成带状取向。这些先取向的成为其结晶的晶核，这种特殊的、线型的自晶核被称做排核。排核诱导的结晶温度高于异相核和均相核。由于折叠链片晶在排核上附生生长，形成了柱状对称性的超分子结构，称做柱状晶。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种左旋聚乳酸横穿柱晶及其制备方法，制备方法简单，通过该方法可得到结晶快、热稳定性高、韧性好的一种具有横穿柱晶的左旋聚乳酸材料，具有优异的力学性能和生理活性，制备方法简单易行，所用工业级原料廉价易得的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，包括以下组分：左旋聚乳酸85-95%，聚偏氟乙烯纤维5-15%。所述的左旋聚乳酸纤维的直径为20.7μm,长度为48～50mm。所述的左旋聚乳酸为白色或淡黄色柱状颗粒，颗粒直径为2～4mm，玻璃化温度为58～60℃，熔点160℃，断裂拉升强度最高为50MPa。一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维5-15%在真空干燥机中于130～150℃真空下干燥5～8小时，将左旋聚乳酸85-95%在真空干燥机中于130～150℃真空下干燥3～7小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸放至至180～200℃的等温加热台中，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在130℃～150℃的等温加热台中引入到步骤2）处理后初始浓度为0.01～0.02g/ml的聚乳酸本体中；4）迅速将步骤3）中的产物分别退火至110～130℃，在相应的等温加热台中保持30～180min，使产物充分结晶；5）将步骤4）充分结晶后的产物从等温加热台中取出，冷却至室温，通过在偏光显微镜下观察，得到左旋聚乳酸横穿柱晶。使用偏光显微镜与扫描电子显微镜观察样品的横穿柱晶形态结构。使用拉力机测试样品的拉伸强度，本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术所用聚L-乳酸纤维为生物质纤维，来源于玉米等天然产物，具有优异的可生物降解性能，同样也对人体具有生理活性，同聚L-乳酸化学品相比，聚L-乳酸纤维具有高取向度和在一定方向上的强度与韧性，将聚L-乳酸纤维引入聚L-乳酸熔融结晶的本体中，能够在不影响其生理活性与降解性能的同时提高其强度与韧性，对其实现工业化生产有重要的意义，特别对于其在医学与食品领域的应用有重要的意义。将聚L-乳酸纤维引入聚L-乳酸熔融结晶的本体中，聚L-乳酸纤维作为成核剂，不仅提高了聚L-乳酸本体的结晶速率与结晶度，而且生成的柱晶结构具有高的取向度与更加优良的热稳定性，利于其工业化生产的同时缩短了其生产周期，并在不影响其生理活性的条件下赋予了聚L-乳酸更优良的力学强度与热稳定性，纤维的引入提高了其韧性，改善了聚L-乳酸质硬而脆的缺陷，其横晶长度随着结晶温度的升高不断增长，在130℃时达到162μm,其拉伸强度从原有的64.9MPa提高到了74.1MPa，同时其耐折牢度也有显著提高，并且生成的柱晶结构有效的避免了使用其他方法引起的界面粘结强度不够而使聚L-乳酸材料性能下降的问题。因此，将聚L-乳酸纤维引入到聚L-乳酸本体中，在不影响其生理活性及降解性能的条件下改善了聚L-乳酸质硬且脆的缺陷，提高了其韧性、力学强度、热稳定性。本专利技术的目的还在于提供一种制备方法简单，成本低，效果显著且得到的聚L-乳酸横穿柱晶厚度大，与纤维粘结力强的自增强复合材料。附图说明图1为本专利技术实施例3的左旋聚乳酸与其本体复合得到的具有横穿柱晶结构的左旋聚乳酸的场发射扫描电镜效果图（等温结晶时间为60min）。图2为本专利技术实施例4的左旋聚乳酸与其本体复合得到的具有横穿柱晶结构的左旋聚乳酸的偏光显微效果图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，包括以下组分：左旋聚乳酸90%，左旋聚乳酸纤维10%。实施例2一种左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，包括以下组分：左旋聚乳酸85%，左旋聚乳酸纤维15%。实施例3一种左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，包括以下组分：左旋聚乳酸85%，左旋聚乳酸纤维5%。实施例4一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维10%在真空干燥机中于150℃真空下干燥5小时，将左旋聚乳酸90%在真空干燥机中于150℃真空下干燥3小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸放至180℃的等温加热台中，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在150℃的等温加热台中引入到步骤2）处理后的初始浓度为0.01g/ml的聚乳酸本体中；4）迅速将步骤3）中的产物退火至130℃，使其在等温加热台中保持180min，使产物充分结晶；5）将步骤4）充分结晶后的产物从等温加热台中取出，冷却至室温，通过偏光显微镜观察，得到左旋聚乳酸横穿柱晶。其横晶长度为162μm,其拉伸强度为73.8MPa。实施例5一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维15%在真空干燥机中于140℃真空下干燥6小时，将左旋聚乳酸85%在真空干燥机中于140℃真空下干燥4小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸放至190℃的等温加热台中，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在140℃的等温加热台中引入到步骤2）处理后的初始浓度为0.02g/ml的聚乳酸本体中；4）迅速将步骤3）中的产物退火至125℃，在等温加热台中保持100min，使产物充分结晶；5）将步骤4）充分结晶后的产物从等温加热台中取出，冷却至室温，通过在偏光显微镜下观察，得到左旋聚乳酸横穿柱晶。其横晶长度为150μm其拉伸强度为74.1MPa.实施例6一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维5%在真空干燥机中于130℃真空下干燥7小时，将左旋聚乳酸95%在真空干燥机中于130℃真空下干燥5小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸放至200℃的等温加热台中，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在130℃的等温加热台中引入到步骤2）处理后的初始浓度为0.015g/ml的聚乳酸本体中；4）迅速将步骤3）中的产物退火至110℃，在等温加热台中保持30min，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，包括以下组分：左旋聚乳酸85‑95%，左旋聚乳酸纤维5‑15%。

【技术特征摘要】
1.一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维5-15%在真空干燥机中于130～150℃真空下干燥5～7小时，将左旋聚乳酸85-95%在真空干燥机中于130～150℃真空下干燥3～5小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸利用等温加热台升温至180～200℃，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在130℃～150℃的等温加热台中引入到步骤2）处理后初始浓度为0.01～0.02g/ml的聚乳酸本体中；4）迅速将步骤3）中的产物利用等温加热台退火至110～130℃，使其在等温加热台中保持30～180min，使产物充分结晶；5）将步骤4）充分结晶后的产物从等温加热台中取出，冷却至室温，使用偏光显微镜观察，得到左旋聚乳酸横穿柱晶。2.根据权利要求1所述的一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法制备的左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，包括以下组分：左旋聚乳酸85-95%，左旋聚乳酸纤维5-15%。3.根据权利要求2所述的一种左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，所述的左旋聚乳酸纤维的直径为20～21μm，长度为48～50mm。4.根据权利要求2所述的一种左旋聚乳酸横穿柱晶，其特征在于，所述左旋聚乳酸为白色或淡黄色柱状颗粒，颗粒直径为2～4mm，玻璃化温度为58～60℃，熔点160℃，断裂拉升强度最高为50MPa。5.根据权利要求1所述的一种制备左旋聚乳酸横穿柱晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将左旋聚乳酸纤维10%在真空干燥机中于150℃真空下干燥5小时，将左旋聚乳酸90%在真空干燥机中于150℃真空下干燥3小时；2）将步骤1）处理后的聚乳酸放至180℃的等温加热台中，保持10min；3）将步骤1）处理后的聚乳酸纤维在150℃的等...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，高治进，王帅毅，阮潇潇，李镇伟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61