一种聚乳酸立体复合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种聚乳酸立体复合物及其制备方法，所述制备方法包括：在左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的混合物中添加氧化石墨，进行混合制备；所述氧化石墨的添加量为所述混合物的1.5～10wt％，且所述氧化石墨的羟基含量不低于0.01％；所述左旋聚乳酸与所述右旋聚乳酸的质量比为30:70～70:30。本发明专利技术的方法能得到由99％以上立体复合物晶体组成的聚乳酸立体复合物，其熔融温度提高到约220℃，从而提高聚乳酸材料的使用温度和强度。而且本发明专利技术的制备方法简单、耗时短，能快速得到聚乳酸立体复合物。此外，本发明专利技术的聚乳酸立体复合物的生物降解性和成型加工性优异，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸立体复合物及其制备方法
本专利技术涉及生物降解高分子材料领域，更具体地，涉及一种聚乳酸立体复合物及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯、聚丙烯等石油基传统高分子材料，失效后形成的白色垃圾在环境中很难自然降解，对人类赖以生存的大气、水体和土壤等生态环境造成严重的污染和危害。随着人们对环境问题的日益重视，生物可降解塑料逐步受到青睐。在众多的可生物降解材料中，聚乳酸(PLA)是最引人注目的一种。PLA是脂肪族中最典型的一种生物降解塑料，具有完全可降解性，在微生物的作用下彻底分解成二氧化碳和水，对环境不会产生危害。另外，PLA来源于可再生资源(如玉米)，因此，可减少石化产品的消耗，从而缓解人类资源危机。但是，在应用过程中聚乳酸存在一定的缺点：聚乳酸多数是左旋聚乳酸，其结晶速率较慢，玻璃化温度(50～60℃)较低，熔点约170℃，导致聚乳酸不耐高温。为提高聚乳酸的耐高温性能，研究人员做了很多这方面的研究，其中之一是通过混合光学异构体聚-L-乳酸和聚-D-乳酸而制备熔点比PLA高的立体复合物晶体的方法。然而，该方法除立体复合物晶体之外还形成均质PLA晶体，难以获得仅由立体复合物晶体组成的立体复合物，或者该方法制备时间较长，无形中增加了生产成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种聚乳酸立体复合物及其制备方法。本专利技术提供一种聚乳酸立体复合物的制备方法，包括：在左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的混合物中添加氧化石墨，进行混合制备；所述氧化石墨的添加量为所述混合物的1.5～10wt％，且所述氧化石墨的羟基含量不低于0.01％；所述左旋聚乳酸与所述右旋聚乳酸的质量比为30:70～70:30。通过大量实验研究，本专利技术发现将氧化石墨加入到左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的混合物中，能促进优先形成立体复合物晶体，抑制单独聚乳酸晶体的生成，从而大大提高聚乳酸立体复合物的含量。当氧化石墨添加量为1.5～10wt％且氧化石墨的羟基含量不低于0.01％，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为30:70～70:30时，能得到由99％以上立体复合物晶体组成的聚乳酸立体复合物，其熔融温度提高到约220℃，从而提高聚乳酸材料的使用温度。而且本专利技术的制备方法耗时短，能快速得到聚乳酸立体复合物，适合工业化生产。上述氧化石墨添加量、氧化石墨的羟基含量以及左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比三个条件必须同时满足，若有一个不满足，则会同时形成聚乳酸立体复合物结晶及单独结晶。进一步优选地，所述氧化石墨的羟基含量为20～30％，所述左旋聚乳酸与所述右旋聚乳酸的质量比为40:60～60:40。目前推测，羟基的存在有利吸附PLA分子链，并使PLLA与PDLA分子链交替排列，形成立体复合物结晶。进一步地，所述左旋聚乳酸的分子量为100～200kg/mol，分子量分布为1.20～2.50。进一步地，所述右旋聚乳酸的分子量为100～200kg/mol，分子量分布为1.20～2.50。进一步地，所述氧化石墨的粒径为200～1000目，进一步优选为500～800目。作为一种可选方式，所述制备方法具体包括：将所述左旋聚乳酸、所述右旋聚乳酸和所述氧化石墨混合，在200～250℃温度下密炼1～10min。进一步优选地，所述密炼的温度为230～240℃，时间为3～6min。或者，作为另一种可选方式，所述制备方法具体包括：将所述左旋聚乳酸和所述右旋聚乳酸分别用溶剂溶解，混合，然后添加所述氧化石墨，混合均匀，除去溶剂。进一步地，所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或多种。进一步优选地，所述溶剂为二氯甲烷和/或四氢呋喃。进一步地，本专利技术中所述左旋聚乳酸、所述右旋聚乳酸和所述氧化石墨均优选为工业级产品。工业级产品一般产品均匀性好，可批量生产，为其工业应用提供前提。本专利技术还提供由上述制备方法制备得到的聚乳酸立体复合物。所述聚乳酸立体复合物的熔融温度约为220℃，比普通聚乳酸材料更耐高温。本专利技术的方法能得到由99％以上立体复合物晶体组成的聚乳酸立体复合物，其熔融温度提高到约220℃，从而提高聚乳酸材料的使用温度。而且本专利技术的制备方法简单、耗时短，能快速得到聚乳酸立体复合物。此外，本专利技术的聚乳酸立体复合物的生物降解性和成型加工性优异，适于工业化生产。附图说明图1为本专利技术实施例1-5提供的聚乳酸混合物的差示扫描量热曲线；图2为本专利技术实施例1-5提供的聚乳酸混合物的红外光谱图；图3为本专利技术实施例1、3、5提供的聚乳酸混合物的热失重曲线；图4为本专利技术实施例25提供的注塑样条照片。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。实施例1～5将30g左旋聚乳酸(PLLA，Mn＝150k)、30g右旋聚乳酸(PDLA，Mn＝130k)和一定量的氧化石墨(羟基含量20％，500目)在密炼机中密炼，密炼温度230℃，密炼时间6分钟，得到聚乳酸混合物。左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为50:50。通过改变氧化石墨的添加量可以得到一系列的聚乳酸混合物，其具体参数如表1所示。表1实施例1-5聚乳酸混合物的组成成分样品PLLA(g)PDLA(g)氧化石墨(g)氧化石墨的添加量实施例1303000％实施例230300.30.5％实施例330300.611.0％实施例430300.911.5％实施例530301.22.0％利用差示扫描量热仪(DSC)对实施例1-5得到的聚乳酸混合物进行分析，结果如图1所示，得到第一个熔融温度为170℃左右，第二个熔融温度为220℃左右。第一个熔融温度对应的是单独聚乳酸的结晶熔融温度，第二个熔融温度对应的是立体复合物的结晶熔融温度。从图1中可以看到实施例1-3中第一个熔融温度和第二个熔融温度同时存在，说明单独聚乳酸晶和立体复合物晶同时存在于聚乳酸混合物中；但是随着氧化石墨添加量的增加，第一个熔融温度的峰值减低，而第二个熔融温度的峰值逐渐增加，说明立体复合物晶含量在逐渐增加，单独聚乳酸晶含量在逐渐减少。在实施列4中第一个熔融温度几乎消失，继续增加氧化石墨的含量到2％时，第一个熔融温度完全消失(对应实施例5)，证明此时聚乳酸混合物中已经没有单独聚乳酸晶存在，只存在立体复合物晶。本专利技术还尝试将实施例1(氧化石墨添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乳酸立体复合物的制备方法，其特征在于，包括：在左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的混合物中添加氧化石墨，进行混合制备；/n所述氧化石墨的添加量为所述混合物的1.5～10wt％，且所述氧化石墨的羟基含量不低于0.01％；/n所述左旋聚乳酸与所述右旋聚乳酸的质量比为30:70～70:30。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸立体复合物的制备方法，其特征在于，包括：在左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的混合物中添加氧化石墨，进行混合制备；
所述氧化石墨的添加量为所述混合物的1.5～10wt％，且所述氧化石墨的羟基含量不低于0.01％；
所述左旋聚乳酸与所述右旋聚乳酸的质量比为30:70～70:30。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨的羟基含量为20～30％，所述左旋聚乳酸与所述右旋聚乳酸的质量比为40:60～60:40。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述左旋聚乳酸的分子量为100～200kg/mol，分子量分布为1.20～2.50；
和/或，所述右旋聚乳酸的分子量为100～200kg/mol，分子量分布为1.20～2.50。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨的粒径为200～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊，刘亚栋，陈水亮，候豪情，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36