一种快速结晶聚乳酸材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种快速结晶聚乳酸材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。所述聚乳酸材料按重量份计，由以下组分制备而成：聚L

【技术实现步骤摘要】
一种快速结晶聚乳酸材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体一种快速结晶聚乳酸材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高分子材料因其优异的使用性能已成为现代社会不可或缺的材料品类。但随之而来的环境污染问题如白色垃圾和微塑料等也亟待改善和解决。可降解高分子材料是一类与普通塑料性能相近，但可在外界条件或微生物的作用下分解为小分子的材料，聚乳酸作为较早引起研究者关注的一种可降解高分子，不仅在基础研究方面得到重视，且已在世界范围内形成了一定规模的产业化。PLA具有良好的可再生性、生物相容性和可生物降解性。然而，聚乳酸仍存在一些因素制约其进一步应用和发展，如：结晶速率慢、结晶度低、热变形温度低、韧性差及成本相对较高等。聚乳酸的机械性能与降解性能在一定程度上也依赖于其晶体的含量与形态结构。根据文献研究报道，通常有两种方法可以促进聚乳酸的结晶：
[0003]1)、添加成核剂，以降低聚乳酸成核的表面自由能能垒，促进聚乳酸的异相成核，从而促进结晶；
[0004]2)、添加成核促进剂，以提高结晶过程中聚乳酸分子链的运动能力，以促进结晶。具有快速结晶能力的聚乳酸材料可缩短加工过程所需时间，以提高材料的机械性能、热性能及加工效率，近些年来广受研究者们的关注与研究。
[0005]中国专利技术CN110016133B公布了一种用于聚乳酸快速结晶的大分子成核剂及其使用方法，该成核剂为一种具有酯基侧链和硫醚主链的大分子物质，该成核剂少量添加即可促进聚乳酸的快速结晶，且与聚乳酸材料的相容性较好。但该成核剂合成过程复杂，且需要有机溶剂参与，环保性质较差。
[0006]因此，如何找到一种高效、环保、可降解的成核剂，用以改善聚乳酸材料的结晶性能与力学性质，已成为业内研究者关注的研究焦点之一。

技术实现思路

[0007]为达到上述目的，本专利技术将使用以下技术方案实现：
[0008]一种快速结晶聚乳酸材料，，按重量份计，由以下组分制备而成：聚L
‑
乳酸97～99.5份；成核剂0.5～3份。
[0009]优选地，所述聚L
‑
乳酸的数均/重均分子量为8～30万道尔顿；所述的聚L
‑
乳酸包括封端与未封端的聚L
‑
乳酸，所述聚L
‑
乳酸为具有快速结晶性质的聚L
‑
乳酸，所述聚L
‑
乳酸的旋光纯度不小于97％。
[0010]优选地，所述成核剂为封端聚D
‑
乳酸。
[0011]优选地，所述的聚D
‑
乳酸成核剂的封端基团选自如下所示基团中的一种：
[0012][0013]优选地，所述封端聚D
‑
乳酸成核剂的聚合度为50～2000。
[0014]优选地，所示封端聚D
‑
乳酸的制备方法如下：
[0015]将D
‑
丙交酯在催化剂与引发剂的作用下进行聚合反应，随后加入封端剂进行封端得到聚D
‑
乳酸成核剂；
[0016]其中所述的聚合温度为135～165℃；所述的聚合时间为2～24小时；所述的封端反应温度为140～180℃；所述的封端反应时间为10～30分钟。
[0017]优选地，所述的成核剂制备过程中D
‑
丙交酯与封端剂的摩尔比为1:2。
[0018]优选地，所述的封端剂包括1，2
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环氧丁烷、1，2
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环氧戊烷、1，2
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环氧辛烷、1，2
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环氧十二烷、缩水甘油丁醚、烯丙醇缩水甘油醚、1，2
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环氧
‑9‑
癸烯、苄基缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚及苯氧甲基环氧乙烷中的一种或多种。
[0019]优选地，一种快速结晶聚乳酸材料能够通过注塑手段制备而成，具体制备步骤如下：
[0020]将聚L
‑
乳酸与聚D
‑
乳酸成核剂烘干后，通过挤出造粒得到粒料，之后进行注塑成型，得到可快速结晶的聚乳酸材料；
[0021]其中，所述挤出造粒的温度为160～220℃；所述注塑成型的模具温度为80～130℃；所述注塑成型的保压时间为30～120秒。
[0022]优选地，一种快速结晶聚乳酸材料能够通过密炼手段制备而成，具体制备步骤如下：
[0023]将聚L
‑
乳酸与聚D
‑
乳酸成核剂烘干后，通过密炼机密炼，并得到可快速结晶的聚乳酸材料。
[0024]其中，所述的制备过程中密炼机温度设置为175～200℃；所述的密炼机转速为120～200转/分钟；所述的密炼过程时长为5～10分钟。
[0025]本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1、本专利技术所使用的的成核剂来源广泛，制备过程简单、环保、易于大规模工业生产，且聚D
‑
乳酸成核剂为可降解高分子，对聚L
‑
乳酸材料的降解性能影响较小，具有环境友好的特性。
[0027]2、本专利技术所用到的用于封端的成核剂与聚L
‑
乳酸相容性和分散性极佳，共混充分，工艺简单，易于生产。
[0028]3、本专利技术中的聚L
‑
乳酸材料在加入成核剂后，具有快速结晶的性质且强度与耐热性质得到了提升。
附图说明
[0029]图1为对比例1，实施例1，2中聚L
‑
乳酸材料在125℃等温结晶过程的热流与结晶时长的关系；
[0030]图2为对比例1，实施例1，2中聚L
‑
乳酸材料在130℃等温结晶过程的热流与结晶时长的关系；
[0031]图3为实施例1，2中聚L
‑
乳酸材料在125℃等温结晶过程中结晶度与结晶时长的关系；
[0032]图4为实施例1，2中聚L
‑
乳酸材料在130℃等温结晶过程中结晶度与结晶时长的关系；
[0033]图5为实施例3中聚L
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乳酸材料在130℃等温结晶过程中热流与结晶时长的关系；
[0034]图6为实施例3中聚L
‑
乳酸材料在130℃等温结晶过程中结晶度与结晶时长的关系；
[0035]图7为实施例1，4，5中聚L
‑
乳酸材料在130℃等温结晶过程中热流与结晶时长的关系；
[0036]图8为实施例1，4，5中聚L
‑
乳酸材料在130℃等温结晶过程中结晶度与结晶时长的关系。
具体实施方式
[0037]下面将结合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。
[0038]所述成核剂的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速结晶聚乳酸材料，其特征在于，按重量份计，由以下组分制备而成：聚L
‑
乳酸97～99.5份；成核剂0.5～3份。2.根据权利要求1所述的一种快速结晶聚乳酸材料，其特征在于，所述聚L
‑
乳酸的数均/重均分子量为8～30万道尔顿；所述的聚L
‑
乳酸包括封端与未封端的聚L
‑
乳酸，所述聚L
‑
乳酸为具有快速结晶性质的聚L
‑
乳酸，所述聚L
‑
乳酸的旋光纯度不小于97％。3.根据权利要求1所述的一种快速结晶聚乳酸材料，其特征在于，所述成核剂为封端聚D
‑
乳酸。4.根据权利要求1所述的一种快速结晶聚乳酸材料，其特征在于，所述的聚D
‑
乳酸成核剂的封端基团选自如下所示基团中的一种：5.根据权利要求1所述的一种快速结晶聚乳酸材料，其特征在于，所述封端聚D
‑
乳酸成核剂的聚合度为50～2000。6.根据权利要求3所述的一种快速结晶聚乳酸材料，其特征在于，所示封端聚D
‑
乳酸的制备方法如下：将D
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丙交酯在催化剂与引发剂的作用下进行聚合反应，随后加入封端剂进行封端得到聚D
‑
乳酸成核剂；其中所述的聚合温度为135～165℃；所述的聚合时间为2～24小时；所述的封端反应温度为140～180℃；所述的封端反应时间为10～30分钟。7.根据权利要求5所述的一种快速结晶聚乳酸材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣群，余莉花，杨涛，吴颖，
申请(专利权)人：普立思生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：