一种吡咯烷酮封端聚乳酸及其制备方法，一种聚乳酸复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种吡咯烷酮封端聚乳酸及其制备方法，一种聚乳酸复合材料及其制备方法。所述吡咯烷酮封端聚乳酸结构式示意为：重均分子量为1000～5000。所述聚乳酸复合材料包括聚乳酸、吡咯烷酮封端聚乳酸、成核剂、塑化剂和封端剂。可在注塑成型的工艺中，降低成型时间至20s以内，并且具备120℃以上的热变形温度，大幅度提升韧性，解决现有技术存在的缺陷，实现聚乳酸制件快速成型，改进了现有耐热聚乳酸成型时间慢，脱模时间长，制件较脆等缺点，提升了生产效率，具有潜在的市场价值。具有潜在的市场价值。

【技术实现步骤摘要】
一种吡咯烷酮封端聚乳酸及其制备方法，一种聚乳酸复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于可降解塑料领域，具体涉及一种吡咯烷酮封端聚乳酸及一种快速成型的耐热聚乳酸复合材料。

技术介绍

[0002]石油基材料作为世界上最主要的污染源之一，对环境的破坏日益严重，使得环境对塑料制品提出了降解性能的需求。由此近几年来，可生物降解塑料实现了快速发展与扩张。随着社会经济的不断发展，政策的不断推动，可降解塑料制品逐渐要取代传统聚烯烃制品，面临着巨大的产能空缺。聚乳酸作为已经商业化的可降解塑料，有着优秀的生物相容性与可降解性，可在许多领域替代传统烯烃类塑料制品。但是，聚乳酸有其固有的缺点。例如结晶速度慢，且结晶度较低，韧性差，这阻碍了聚乳酸在高耐热性领域的广泛应用。尤其是在薄壁注塑领域中，对耐热性和韧性的要求更高，而传统的非可降解增韧剂为满足降解需求，无法大量用于可降解制品，因此，提高聚乳酸的结晶度，加快其结晶速度，提高韧性，已成为拓宽聚乳酸应用领域的关键点。
[0003]提高聚乳酸结晶度与结晶速度主要由几个方面决定，聚乳酸规整度，即D
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异构体含量，目前的观点认为D
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异构体含量大于8％时非常难结晶(Muhammad Rawi et al.Effect of d
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isomer content on strain
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induced crystallization behaviour of Poly(lactic acid)polymer under high speed uniaxial drawing,Polymer,2021,216,123422)，聚乳酸的分子量，S.xu等人发现聚乳酸无规共聚物4060D在pH值的影响下降解时会结晶，降解的聚乳酸4060D中D
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异构体的含量降低并低于原始含量，从而导致D
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异构体的量少，因此使其易于结晶(S.Xu et al.Brittle
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to
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ductile transition of PLA induced by macromolecular orientation,Express Polymer Letter,2020,14(11),1003
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1017)，刘广军认为聚乳酸结晶速度与其分子量呈负相关，分子量越小结晶速度越快(刘广军.聚乳酸(PLA)结晶过程影响因素研究进展[J].广州化工,2016,44(03):28
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31)。但是没对具体分子量做约束，实际上过小的分子量反而会阻止PLA的快速结晶，并且低分子量聚乳酸热稳定性较差，加工区间窄，降解极快，使PLA制件失去力学性能。目前的专利大多集中在添加有机或无机成核剂提高其结晶度。CN109265941A公开了一种半透明耐热聚乳酸，添加环磷酸酐，4,4
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二氟二苯甲酮(C13H8F2O)作为成核剂，热变形温度较低，在110℃左右，并且未涉及成型时间。CN105153659 A公开了一种耐热聚乳酸复合材料及其制备方法，但样件在注塑后还需后烘0.5～2h才具备耐热性能，生产效率过低，并且后烘存在制件变形的缺陷。CN 110845833 A公布了一种聚乳酸薄膜的制备方法，其将高分子量的聚乳酸与低分子量聚乳酸混合来增强薄膜的流动性和韧性，并没提到低分子量聚乳酸与结晶速度的关系，以及分子量未进行规定，并且低分子量聚乳酸在螺杆中加工时降解较快，并会促进高分子量聚乳酸共同降解，降低薄膜力学性能与耐侯性，热稳定性不足。CN110396288A提供了一种聚乳酸塑料袋制备方法，将聚乙烯吡咯烷酮，石墨烯，聚乳酸物理混合后，进行加工，并且认为有一
定的增韧效果。但其中聚乙烯吡咯烷酮与PLA相容性不佳，会迁移到表面，增韧提升不明显并且会在持续的表面迁移过程中损失消耗。CN110903620A公开一种串晶化高耐热聚乳酸复合材料的制备方法，采用20％PBAT共混80％聚乳酸，在反复剪切中取向结晶，有一定的韧性，但热变形温度在110℃以下，并且生产效率较低。CN110922729A公开了一种耐热聚乳酸材料及其制备方法，添加20％PDLA与80％PLLA共混形成立构结晶，有较好的耐热性能，未提及成型速度，但PDLA的安全性存在疑问，并且价格较为昂贵。为了在提高生产效率的同时保持聚乳酸制件的耐热性能，需要进一步提升聚乳酸的结晶速率和成核速度。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种吡咯烷酮封端聚乳酸及其制备方法，一种聚乳酸复合材料及其制备方法。实现聚乳酸制件快速成型以及具有高的机械性能。
[0005]为达到以上技术效果，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种吡咯烷酮封端聚乳酸，其结构式示意为：
[0007][0008]所述吡咯烷酮封端聚乳酸的重均分子量为1000～5000。
[0009]一种快速成型的耐热聚乳酸复合材料，包括有76～88.5份的聚乳酸，10～20份的吡咯烷酮封端聚乳酸，0.5～1份成核剂，0.5～2份的塑化剂，0.5～1份的封端剂。
[0010]根据本专利技术优选的，所述聚乳酸重均分子量为10～15万，光学纯度95％～99.5％，更优选的，所述聚乳酸重均分子量为10～12万，光学纯度为99.5％。
[0011]根据本专利技术优选的，所述吡咯烷酮封端聚乳酸重均分子量为1000～5000，值得注意的是，分子量不得低于1000，否则会阻碍聚乳酸的快速结晶。
[0012]本专利技术所述的吡咯烷酮封端聚乳酸的制备方法，包括以下步骤：将100～130份甲苯、81～97份丙交酯、1～8份L
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吡咯烷酮羧酸、1～8份甘油加热至40～60℃，使丙交酯融化，再加入0.5～2份异辛酸亚锡，恒温100～120℃，冷凝回流反应6～14h；反应结束后再加入0.5～1份对苯二酚，蒸除溶剂、洗涤、干燥，得到白色固体。
[0013]根据本专利技术优选的，所述塑化剂优选硬脂酸类塑化剂，所述塑化剂选用硬脂酸锌、硬脂酸钙一种或多种。
[0014]根据本专利技术优选的，所述封端剂选用碳化二亚胺类，优选为Stabilizer 9000。
[0015]根据本专利技术优选的，所述成核剂选用二氧化硅、滑石粉、有机金属盐类、癸二酸二酰肼中的一种或多种。
[0016]一种制备本专利技术所述快速成型的耐热聚乳酸复合材料的方法，包括以下步骤：将PLA、塑化剂、成核剂、封端剂使用低混机混合均匀，优选地，进料混合器搅拌转速为10～20r/min，混合后进入双螺杆挤出机主喂料，将吡咯烷酮封端聚乳酸从侧喂料进入双螺杆，
经双螺杆挤出机挤出，之后水冷、造粒，得到快速成型的耐热聚乳酸复合材料颗粒。
[0017]采用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机的加热区分为8～14个区，温度设定在160～200℃区间，其中第1～5区温度设置为170℃，可有效将物料熔融；第6～8区为塑化混炼段，温度设置180本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吡咯烷酮封端聚乳酸，其结构式示意为：所述吡咯烷酮封端聚乳酸的重均分子量为1000～5000。2.一种权利要求1所述吡咯烷酮封端聚乳酸的制备方法，包括以下步骤：将100～130份甲苯、81～97份丙交酯、1～8份L
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吡咯烷酮羧酸、1～8份甘油加入反应容器加热至40～60℃，使丙交酯融化，再加入0.5～2份异辛酸亚锡，恒温100～120℃，冷凝回流反应6～14h；反应结束后再加入0.5～1份对苯二酚，蒸除溶剂、洗涤、干燥，得到白色固体。3.一种快速成型的耐热聚乳酸复合材料，包括有76～88.5份的聚乳酸，10～20份的权利要求1所述的吡咯烷酮封端聚乳酸，0.5～1份成核剂，0.5～2份的塑化剂，0.5～1份的封端剂。4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述聚乳酸重均分子量为10～15万，光学纯度95％～99.5％，优选的，所述聚乳酸重均分子量为10～12万，光学纯度为99.5％。5.根据权利要求3或4所述的复合材料，其特征在于，所述塑化剂为硬脂酸类塑化剂，优选硬脂酸锌、硬脂酸钙一种或多种。6.根据权利要求3
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5任一项所述的复合材料，其特征在于，所述封端剂选用碳化二亚胺类，优选为Stab...

【专利技术属性】
技术研发人员：李熠宇，陈连清，孙晓燏，李保印，李芬香，黄建，詹佐民，邵成立，蒲霄，杨峰，王金祥，何亚洲，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：