一种提高PLA结晶速度的改性降解材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种提高PLA结晶速度的改性降解材料及其制备方法，包括如下重量份的原料：PLA60

【技术实现步骤摘要】
一种提高PLA结晶速度的改性降解材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及降解材料
，具体为一种提高PLA结晶速度的改性降解材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业的发展和人民生活水平的不断提高，以聚乙烯、聚丙烯为主的非生物降解性高分子材料的废弃造成了严重的“白色污染”。大力开发和推广可生物降解高分子材料，替代非生物降解性高分子材料，变得尤为重要。其中，可生物降解高分子材料是指利用植物或其他生物中含有的生物质(如淀粉、植物油、纤维素、壳聚糖等)，通过生物、物理或化学等手段进行进一步处理得到的塑料。这一类塑料包括聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯等，这些塑料来源于可再生资源且具有生物可降解性。
[0003]聚乳酸(PLA)是由淀粉生物发酵成乳酸，合成丙交酯，再经过丙交酯开环聚合制备得到的。其来源是可再生性的植物资源。聚乳酸具有和通用塑料相当的性能，且有较好的生物降解性，使其成为大规模生产的可降解材料。但是由于聚乳酸的热变形温度低，结晶速率很慢，影响了聚乳酸在注塑和挤出板材、片材方面的应用，因此关于提高聚乳酸的耐热型和结晶速率的研究开展了很多。例如中国专利CN202010343936X公开了用于聚乳酸的成核剂、组合物及成核剂的制备方法，该成核剂包含氨基的稀土芳基磷酸盐，可作为聚乳酸的成核剂提高其维卡软化温度；又例如中国专利CN201681855901公开了一种聚乳酸快速结晶的方法，其中利用由苯甲酰肼和烷基二酰二氯合成的双酰胺类化合物作为聚乳酸的成核剂；上述有机类成核剂成核效果较好，但多含有芳烃结构，甚至还有重金属离子，对人体和环境会造成一定危害。因此，如何改善现有技术中聚乳酸存在的成核速度慢、成核效果差、成核剂含有有害成分等现状，解决聚乳酸塑料制品结晶速率慢、耐热性不高的问题，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种提高PLA结晶速度的改性降解材料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，包括如下重量份的原料：PLA60
‑
100份、成核剂0.5
‑
2.5份、抗氧剂1
‑
5份、复合耐热填料10
‑
20份、紫外线吸收剂1
‑
3份、润滑剂1
‑
3份、增塑剂1
‑
3份。
[0007]作为本专利技术的进一步优选方案，所述成核剂由纳米复配成核剂和磷酸酯成核剂按照质量比1:1
‑
5组成；
[0008]所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂626中至少一种；
[0009]所述紫外线吸收剂选自紫外线吸收剂UV
‑
531、紫外线吸收剂UV
‑
327、紫外线吸收剂UV
‑
329中至少一种；
[0010]所述润滑剂选自氧化聚乙烯蜡、石蜡、聚乙烯蜡中至少一种；
[0011]所述增塑剂选自环氧脂类、偏苯三酸酯类、多元醇酯类中至少一种。
[0012]作为本专利技术的进一步优选方案，所述纳米复配成核剂的制备方法如下：
[0013](1)将三嵌段共聚物P123加入到去离子水以及浓盐酸的混合液中，在40
‑
60℃水浴中搅拌直至三嵌段共聚物P123完全溶解，然后加入正硅酸四乙酯，继续搅拌20
‑
25h，然后将混合液转移至反应釜中，在150
‑
170℃烘箱中水热处理25
‑
30h，自然冷却至室温后，抽滤，用去离子水反复冲洗后烘干，置于马弗炉中，在空气氛围中进行煅烧，得到介孔氧化硅；
[0014](2)将邻菲罗啉与乙酸钴溶于乙醇中，加入介孔氧化硅，在室温下搅拌至乙醇完全挥发，烘干后放入石英管中，在高纯氮气氛围下进行热处理，待处理结束后冷却至室温，用20
‑
25wt％的氢氟酸溶液搅拌处理10
‑
15h，并将产物用去离子水和乙醇反复洗涤，干燥后经研磨，得到多孔纳米复合颗粒；
[0015](3)将乙酸镁和乙酸钙溶于乙醇和去离子水的混合溶液中，在80
‑
86℃水浴下搅拌回流2
‑
5h，然后向溶液中加入柠檬酸以及多孔纳米复合颗粒，继续反应5
‑
10h，待反应结束后冷却至室温，抽滤后用乙醇和蒸馏水反复洗涤，干燥后即可得到纳米复配成核剂。
[0016]作为本专利技术的进一步优选方案，所述三嵌段共聚物P123、去离子水、浓盐酸以及正硅酸四乙酯的用量比例为(4
‑
10)g:(140
‑
300)g:(23
‑
46)g:(8.3
‑
15.6)g；
[0017]所述邻菲罗啉、乙酸钴、乙醇以及介孔氧化硅的用量比例为(8
‑
15)g:(6
‑
13)g:(300
‑
600)mL:(5
‑
10)g；
[0018]所述乙酸镁、乙酸钙、乙醇、去离子水、柠檬酸以及介孔纳米复合颗粒的用量比例为(3
‑
6)g:(2
‑
5)g:(90
‑
120)mL:(3
‑
10)mL:(2
‑
8)g:(12
‑
25)g。
[0019]作为本专利技术的进一步优选方案，所述空气氛围中的煅烧，以300
‑
500℃煅烧5
‑
10h；
[0020]所述高纯氮气氛围下的热处理，以2
‑
5℃/min升温至900
‑
960℃，热处理2
‑
5h。
[0021]作为本专利技术的进一步优选方案，所述磷酸酯成核剂的制备方法如下：
[0022](1)将六水合硝酸镁、九水合硝酸铝以及六水合硝酸锌加入到去离子水中，配置成200
‑
300mL的溶液A,在80
‑
90℃水浴加热以及300
‑
500r/min搅拌下，将溶液A和氢氧化钠溶液滴加到100
‑
150mL混合水溶液中，控制溶液A滴加完毕时间为60
‑
90min，再继续滴加氢氧化钠溶液至体系pH值为9
‑
10，搅拌反应1
‑
3h，将产物过滤洗涤后转移至反应釜中，在150
‑
160℃恒温水热反应20
‑
30h，干燥后得到多层状纳米颗粒；
[0023](2)称取9
‑
15g多层状纳米颗粒分散于浓度为40
‑
60wt％的乙醇水溶液中，制成浓度为0.04
‑
0.06g/mL的分散液，然后加入3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：PLA60
‑
100份、成核剂0.5
‑
2.5份、抗氧剂1
‑
5份、复合耐热填料10
‑
20份、紫外线吸收剂1
‑
3份、润滑剂1
‑
3份、增塑剂1
‑
3份。2.根据权利要求1所述的一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，其特征在于，所述成核剂由纳米复配成核剂和磷酸酯成核剂按照质量比1:1
‑
5组成；所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂626中至少一种；所述紫外线吸收剂选自紫外线吸收剂UV
‑
531、紫外线吸收剂UV
‑
327、紫外线吸收剂UV
‑
329中至少一种；所述润滑剂选自氧化聚乙烯蜡、石蜡、聚乙烯蜡中至少一种；所述增塑剂选自环氧脂类、偏苯三酸酯类、多元醇酯类中至少一种。3.根据权利要求2所述的一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，其特征在于，所述纳米复配成核剂的制备方法如下：（1）将三嵌段共聚物P123加入到去离子水以及浓盐酸的混合液中，在40
‑
60℃水浴中搅拌直至三嵌段共聚物P123完全溶解，然后加入正硅酸四乙酯，继续搅拌20
‑
25h，然后将混合液转移至反应釜中，在150
‑
170℃烘箱中水热处理25
‑
30h，自然冷却至室温后，抽滤，用去离子水反复冲洗后烘干，置于马弗炉中，在空气氛围中进行煅烧，得到介孔氧化硅；（2）将邻菲罗啉与乙酸钴溶于乙醇中，加入介孔氧化硅，在室温下搅拌至乙醇完全挥发，烘干后放入石英管中，在高纯氮气氛围下进行热处理，待处理结束后冷却至室温，用20
‑
25wt%的氢氟酸溶液搅拌处理10
‑
15h，并将产物用去离子水和乙醇反复洗涤，干燥后经研磨，得到多孔纳米复合颗粒；（3）将乙酸镁和乙酸钙溶于乙醇和去离子水的混合溶液中，在80
‑
86℃水浴下搅拌回流2
‑
5h，然后向溶液中加入柠檬酸以及多孔纳米复合颗粒，继续反应5
‑
10h，待反应结束后冷却至室温，抽滤后用乙醇和蒸馏水反复洗涤，干燥后即可得到纳米复配成核剂。4.根据权利要求3所述的一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，其特征在于，所述三嵌段共聚物P123、去离子水、浓盐酸以及正硅酸四乙酯的用量比例为（4
‑
10）g:(140
‑
300)g:(23
‑
46)g:(8.3
‑
15.6)g；所述邻菲罗啉、乙酸钴、乙醇以及介孔氧化硅的用量比例为(8
‑
15)g:(6
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13)g:(300
‑
600)mL:(5
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10)g；所述乙酸镁、乙酸钙、乙醇、去离子水、柠檬酸以及介孔纳米复合颗粒的用量比例为(3
‑
6)g:(2
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5)g:(90
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120)mL:(3
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10)mL:(2
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8)g:(12
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25)g。5.根据权利要求3所述的一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，其特征在于，所述空气氛围中的煅烧，以300
‑
500℃煅烧5
‑
10h；所述高纯氮气氛围下的热处理，以2
‑
5℃/min升温至900
‑
960℃，热处理2
‑
5h。6.根据权利要求2所述的一种提高PLA结晶速度的改性降解材料，其特征在于，所述磷酸酯成核剂的制备方法如下：（1）将六水合硝酸镁、九水合硝酸铝以及六水合硝酸锌加入到去离子水中，配置成200
‑
300mL的溶液A，在80
‑
90℃水浴加热以及300
‑
500r/min搅拌下，将溶液A和氢氧化钠溶液滴加到100
‑
150mL混合水溶液中，控制溶液A滴加完毕时间为60
‑
90min，再继续滴加氢氧化钠溶液至体系pH值为9
‑
10，搅拌反应1
‑
3h，将产物过滤洗涤后转移至反应釜中，在150
‑
160℃
恒温水热反应20
‑
30h，干燥后得到多层状纳米颗粒；（2）称取9
‑
15g多层状纳米颗粒分散于浓度为40...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄克兴，黄建皓，刘玉峰，
申请(专利权)人：青岛浩恩医药耗材科技有限公司黄克兴，
类型：发明
国别省市：