一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法及装置，高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，包括以下步骤：步骤1：在丙交酯中加入二氯甲烷，配成丙交酯溶液加入引发剂，然后置于减压状态用微波辐照使其发生开环聚合反应；步骤2：加入苯甲酸终止反应，得产物A。步骤3：将产物A用二氯甲烷溶解，再经甲醇重沉淀，过滤出白色固体，即得到产物B；步骤4：按一定的比例将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、滑石粉、聚甲基丙烯酸酯通过双螺杆挤出机熔融挤出得到成核剂；步骤5：将所述成核剂按比例与产物B熔融共混，制得聚乳酸复合物。本发明专利技术的有益效果在于：增加耐热性能，增加热稳定性，并通过增加滑石粉、聚甲基丙烯酸酯改善力学性能。

A preparation method and device of high crystallinity and heat-resistant polylactic acid

【技术实现步骤摘要】
一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法及装置
本专利技术涉及聚乳酸制备领域，具体是一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法及装置。
技术介绍
聚乳酸是一种生物基并可降解高分子材料，具有优良的物理、力学性能、生物降解性和生物相容性，在农业、包装材料、日常生活、服装和生物医用材料等领域都具用良好的应用前景。目前合成聚乳酸的主要方法有乳酸的直接缩聚和丙交酯的开环聚合。乳酸直接缩聚一般只能得到分子量较低的聚乳酸，且须严格控制反应条件；丙交酯的开环聚合则要求在高温和高真空度下进行，条件较为苛刻，并且上述两种方式制备聚乳酸的结晶度低以及制备得到的聚乳酸耐温性能差，结晶速度慢造成成型时间长、效率低下，制备得到的聚乳酸耐温性能差即使在运输过程中也可能是造成制品变形，极大地限制了聚乳酸的应用，之一技术瓶颈亟待突破。
技术实现思路
为克服现有技术之不足，本专利技术提供一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法及装置，工艺简单，增加其结晶度，提高其尺寸稳定性能和耐热性能，并提高聚乳酸的力学性能。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，包括以下步骤：步骤1：在丙交酯中加入二氯甲烷，配成摩尔浓度为0.5～1.5mol/L的丙交酯溶液，按照丙交酯、引发剂摩尔比为12～100∶1的比例加入引发剂，然后置于真空度为40～80Pa帕的减压状态或惰性气体保护条件下加入催化剂，催化剂、引发剂摩尔比为0.1～0.25：1，用功率为200～800瓦微波辐照使其发生开环聚合反应；步骤2：按照引发剂与苯甲酸的摩尔比为1∶2～3，加入苯甲酸，进行15～25min终止反应，得产物A。步骤3：将产物A用二氯甲烷溶解，再经甲醇重沉淀，过滤出白色固体，即得到产物B；步骤4：按一定的比例将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、滑石粉、聚甲基丙烯酸酯通过双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为160～190℃，即可得到成核剂；步骤5：相对于100重量份产物B加入0.1～10重量份的成核剂，将所述成核剂按比例与产物B熔融共混，共混温度240～250℃，共混时间为5～18min，制得聚乳酸复合物。所述引发剂为异丙醇铝或叔丁醇钾或聚乙二醇单甲醚或双季戊四醇中任一种。步骤1中，所述催化剂包括催化剂Ⅰ：辛酸亚锡、乙酸亚锡、Sn(Oct)2、Sn(OBu)2、Fe(OEt)3和催化剂Ⅱ：钛锡复合催化剂，催化过程具体分为两个阶段，如下：⑴加入催化剂Ⅰ，摇匀后在真空度为40～80Pa或惰性气体保护的条件下反应0.5-2h；⑵将步骤(1)得到的较低分子量的聚乳酸体系加入催化剂Ⅱ摇匀后，在真空度为40～80Pa或惰性气体保护的条件下，用功率为200～800瓦微波辐照使其发生开环聚合反应7～13h。所述丙交酯为D-丙交酯、L-丙交酯或D,L-丙交酯中任一种或几种。步骤1中，采用隋性气体保护时，隋性气体可选用氩气或氮气，且氩气或氮气的压强为100～101325帕。步骤4中，左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、滑石粉、聚甲基丙烯酸酯的比例为80～100∶50～75∶1.2～2：1。一种高结晶度耐热型聚乳酸制备装置，包括球形瓶体，所述球形瓶体的顶部竖直设置第一瓶口，所述第一瓶口外套设外套管，所述外套管与第一瓶口密封连接，所述外套管的高度大于第一瓶口的高度；所述外套管相对位于第一瓶口的上方设置止位台阶，所述止位台阶与第一瓶口之间设置第一过滤装置，所述第一过滤装置的直径大于第一瓶口的直径且与外套管相适应，所述外套管相对位于止位台阶的上方设置抽气口；所述外套管的顶端开口，所述开口内设置瓶塞，所述瓶塞与外套管密封连接。所述球形瓶体内设置圆形的第二过滤装置，所述过滤装置的直径不大于球形瓶体直径的二分之一。所述球形瓶体相对位于第一瓶口的两侧分别设置第二瓶口、第三瓶口，所述第二瓶口内设置第一进料管，所述第一进料管与第二瓶口密封连接，所述第三瓶口内设置第二进料管，所述第二进料管与第三瓶口密封连接，所述第一进料管、第二进料管伸入球形瓶体，第一进料管、第二进料管与球形瓶体的瓶壁围成与第二过滤装置相适应的圆形。所述球形瓶体在第一进料管、第二进料管与球形瓶体的瓶壁围成圆形的圆周上设置固定座，所述固定座、第一进料管、第二进料管围成三角形。对比与现有技术，本专利技术有益效果在于：1、本专利技术示例的高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，前期通过丙交酯、引发剂在催化剂的作用下，微波辐照使其发生开环聚合反应，利用微波的分子内加热方式，增加其结晶度，行程高含量的立构复合结晶体，然后使用左旋聚乳酸、右旋聚乳酸制备成核剂，成核剂与产物B熔融共混诱发选择性微交联，有利于产物中所形成的分子链对在再次熔融时不被破坏，增加耐热性能，增加热稳定性，并通过增加滑石粉、聚甲基丙烯酸酯改善力学性能。2、本专利技术示例的高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，催化过程具体分为两个阶段，首先通过催化剂I引发反应，避免直接使用钛锡复合催化剂存在的褐变问题，有利于增加反应速率，得到结晶度高的聚乳酸。3、本专利技术示例的高结晶度耐热型聚乳酸制备装置，止位台阶与第一瓶口之间设置第一过滤装置，在经甲醇重沉淀后，倒置瓶体即可进行过滤得到产物B，不用将瓶内的液体取出，一方面简化制备步骤，提升制备的速率，另一方面降低产物被污染的可能性，有利于熔融共混得到高结晶度、耐高温的聚乳酸。4、本专利技术示例的高结晶度耐热型聚乳酸制备装置，过滤装置的直径不大于球形瓶体直径的二分之一，倒置时第二过滤装置位于瓶体上方，能够防止过滤时产物将瓶口堵塞，增加过滤速率。5、本专利技术示例的高结晶度耐热型聚乳酸制备装置，固定座、第一进料管、第二进料管围成三角形，能够在反应开始前即将第二过滤装置固定在瓶体上方，防止液体先于第二过滤装置进入第一瓶口。附图说明附图1是球形瓶体的结构示意图；附图2是实验台的结构示意图；附图3是实验台的工作状态示意图；附图4是附图1的A除放大图；附图5是第一过滤装置的结构示意图；附图6是高结晶度耐热型聚乳酸的耐热性实验图；附图7是高结晶度耐热型聚乳酸的结晶度曲线，其中曲线a是普通聚乳酸结晶度曲线，其中曲线b是实施例1聚乳酸结晶度曲线。附图中所示标号：1、球形瓶体；2、第一瓶口；3、外套管；4、止位台阶；5、第一过滤装置；6、抽气口；7、瓶塞；8、第二过滤装置；9、第二瓶口；10、第一进料管；11、第三瓶口；12、第二进料管；13、固定座；14、实验台；15、微波辐照设备；16、支撑腿；17、普通聚乳酸；18、实施例1聚乳酸。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种高结晶度耐热型聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：在丙交酯中加入二氯甲烷，配成摩尔浓度为0.5～1.5mol/L的丙交酯溶液，按照丙交酯、引发剂摩尔比为12～100∶1的比例加入引发剂，然后置于真空度为40～80Pa帕的减压状态或惰性气体保护条件下加入催化剂，催化剂、引发剂摩尔比为0.1～0.25：1，用功率为200～800瓦微波辐照使其发生开环聚合反应；/n步骤2：按照引发剂与苯甲酸的摩尔比为1∶2～3，加入苯甲酸，进行15～25min终止反应，得产物A。/n步骤3：将产物A用二氯甲烷溶解，再经甲醇重沉淀，过滤出白色固体，即得到产物B；/n步骤4：按一定的比例将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、滑石粉、聚甲基丙烯酸酯通过双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为160～190℃，即可得到成核剂；/n步骤5：相对于100重量份产物B加入0.1～10重量份的成核剂，将所述成核剂按比例与产物B熔融共混，共混温度240～250℃，共混时间为5～18min，制得聚乳酸复合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在丙交酯中加入二氯甲烷，配成摩尔浓度为0.5～1.5mol/L的丙交酯溶液，按照丙交酯、引发剂摩尔比为12～100∶1的比例加入引发剂，然后置于真空度为40～80Pa帕的减压状态或惰性气体保护条件下加入催化剂，催化剂、引发剂摩尔比为0.1～0.25：1，用功率为200～800瓦微波辐照使其发生开环聚合反应；
步骤2：按照引发剂与苯甲酸的摩尔比为1∶2～3，加入苯甲酸，进行15～25min终止反应，得产物A。
步骤3：将产物A用二氯甲烷溶解，再经甲醇重沉淀，过滤出白色固体，即得到产物B；
步骤4：按一定的比例将左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、滑石粉、聚甲基丙烯酸酯通过双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为160～190℃，即可得到成核剂；
步骤5：相对于100重量份产物B加入0.1～10重量份的成核剂，将所述成核剂按比例与产物B熔融共混，共混温度240～250℃，共混时间为5～18min，制得聚乳酸复合物。


2.根据权利要求1所述的高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，其特征在于：所述引发剂为异丙醇铝或叔丁醇钾或聚乙二醇单甲醚或双季戊四醇中任一种。


3.根据权利要求1所述的高结晶度耐热型聚乳酸制备方法，其特征在于：步骤1中，所述催化剂包括催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ，催化剂Ⅰ为辛酸亚锡、乙酸亚锡、Sn(Oct)2、Sn(OBu)2、Fe(OEt)3的任一种或几种；催化剂Ⅱ为钛锡复合催化剂，催化过程具体分为两个阶段，如下：
⑴加入催化剂Ⅰ，摇匀后在真空度为40～80Pa或惰性气体保护的条件下反应0.5-2h；
⑵将步骤(1)得到的较低分子量的聚乳酸体系加入催化剂Ⅱ摇匀后，在真空度为40～80Pa或惰性气体保护的条件下，用功率为200～800瓦微波辐照使其发生开环聚合反应7～13h，其中，催化剂的使用量为催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ的摩尔比为1：2～5。


4.根据权利要求1所述的高结晶度耐热型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴景梅，邰燕芳，朱俊杰，
申请(专利权)人：蚌埠学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34