一种聚乳酸基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚乳酸基复合材料及其制备方法，属于聚乳酸材料领域。本发明专利技术提供一种聚乳酸基复合材料，所述复合材料的原料包括聚乳酸和改性成核剂，所述改性成核剂为癸二酸二苯基二酰肼和助成核剂的混合物，各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.3～1重量份，助成核剂0.2～1重量份；所述助成核剂为含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物。所得聚乳酸基复合材料的结晶性能比起加入单一的癸二酸二苯基二酰肼有明显提升。本发明专利技术同时发现，当在聚乳酸中单独加入离子型聚合物，其也能起到加速聚乳酸链段活动，少量的加入便使得球晶的生长速度提高了约30％，即离子型聚合物能够作为聚乳酸的增塑剂使用。物能够作为聚乳酸的增塑剂使用。物能够作为聚乳酸的增塑剂使用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚乳酸基复合材料及其制备方法，属于聚乳酸材料领域。

技术介绍

[0002]在人类发展的历史上，高分子材料起到了举足轻重的作用，塑料、橡胶、纤维、涂料等已经成为人类生活不可缺少的部分。高分子材料由于其长链的独特性质，在服务于人类的同时也带来了难以降解的问题，对环境造成了极大的压力，“白色污染”问题开始受到人们的广泛关注。为了解决这一问题，人类开发了多种生物可降解塑料，包括聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯及其共聚物、聚羟基烷酸酯、二氧化碳共聚物、聚
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羟基丁酸酯、聚乳酸等，它们可在自然界如土壤或沙土等条件下，或特定条件如堆肥化条件下，或厌氧消化条件下，或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终变成二氧化碳、甲烷、水及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质等。
[0003]目前，聚乳酸是全球范围内产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物可降解塑料之一，具有优良的性能。聚乳酸，又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料。使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。聚乳酸的生物降解性很好，使用后可以在自然界中微生物的作用下完全降解为二氧化碳和水，不污染环境。同时，聚乳酸无毒、无刺激性，有着良好的生物相容性，在医用材料领域有着广泛的应用。
[0004]聚乳酸的结晶将显著影响其性能。由于结晶后晶区中分子链排列规整紧密，提高聚乳酸的结晶度有利于改善其力学性能和延缓降解速度，同时还能提高薄膜的透气性、耐热性、热稳定性等。从分子结构看，聚乳酸的主链酯基的极性和侧甲基的位阻会导致其链段刚性较大，链段运动能力差，分子链的活动性差，结晶速率低，是典型的半结晶聚合物，通过注塑制得的产品常呈非晶态，大大降低了产品强度。较低的结晶速率和结晶度延长了成型周期，这限制了其应用。对此，设计一种方法针对性地改善PLA的极性和刚性是一种有效的增塑手段，可以提升聚乳酸的结晶性能。
[0005]加入成核剂是直接而有效的促进聚乳酸结晶的方法。通常，聚乳酸成核剂是单一的无机小分子、有机化合物或高分子材料，主要有酰肼类、酰胺类、酯类等，对于两种或多种物质的组合体系的报道较少。单一成分的聚乳酸成核剂往往效果有限，导致聚乳酸成型周期长或者制品的结晶度低，影响其耐热性和物理性能。而成核剂加另一助剂的组合(如成核剂和聚乙二醇组合)，助剂添加量往往较大，多为5％～20％，对聚乳酸其他性能产生较大影响。
[0006]离子型聚合物由于存在特殊的离子官能团而具有独特的性能。配位聚合是一种合成离子型聚合物的有效手段，通过金属有机催化剂，可以实现极性官能团单体在烯烃中的高效插入，并对其链结构和官能团分布情况按需调整。离子型聚合物的聚烯烃主链和聚乳酸有良好的相容性，以致强极性的离子型官能团可以插入聚乳酸分子链段之间并屏蔽聚乳
酸的极性，降低分子链的刚性，从而有效提升聚乳酸分子链排入晶格的能力，即提高结晶能力。然而，现有技术中，并没有将离子型聚合物用于聚乳酸增塑和提高其结晶能力的相关报道。

技术实现思路

[0007]针对上述缺陷，本专利技术提供一种聚乳酸基复合材料，其是在聚乳酸中引入癸二酸二苯基二酰肼作为成核剂，同时引入离子型聚合物作为助成核剂；最终所得聚乳酸基复合材料的结晶性能如结晶速率、结晶率比起加入单一的癸二酸二苯基二酰肼有明显提升。本专利技术同时发现，当在聚乳酸中单独加入离子型聚合物，其也能起到加速聚乳酸链段活动，少量的加入便使得球晶的生长速度提高了约30％，即离子型聚合物能够作为聚乳酸的增塑剂使用。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种聚乳酸基复合材料，所述复合材料的原料包括聚乳酸和改性成核剂，所述改性成核剂为癸二酸二苯基二酰肼和助成核剂的混合物，各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.3～1重量份，助成核剂0.2～1重量份；其中，所述助成核剂为含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物。
[0010]进一步，所述助成核剂选自：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、乙烯
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丁烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐。
[0011]进一步，所述乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐的金属离子为钠，锂，钾或锌等的一种或几种的组合。
[0012]优选的，所述助成核剂为：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、8920、8940或285P等。
[0013]优选的，各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.5～1重量份，助成核剂0.2～0.5重量份。
[0014]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述聚乳酸基复合材料的制备方法，所述制备方法为：将聚乳酸和改性成核剂通过熔融共混制得所述聚乳酸基复合材料。
[0015]进一步，根据需要还可加入其它助剂。
[0016]本专利技术要解决的第三个技术问题是提供一种提高聚乳酸结晶速率和结晶度的方法，所述方法为：在聚乳酸中引入癸二酸二苯基二酰肼和助成核剂，所述助成核剂为含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物；各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.3～1重量份，助成核剂0.2～0.5重量份。
[0017]本专利技术要解决的第四个技术问题是指出含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物能够用于提高癸二酸二苯基二酰肼在聚乳酸中的成核作用。
[0018]进一步，所述含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物选自：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、乙烯
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丁烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐。
[0019]本专利技术要解决的第五个技术问题是指出含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物用作聚乳酸的增塑剂。
[0020]进一步，所述含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物为：乙烯
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丙烯酸共聚物的金
属盐、乙烯
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丁烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐。
[0021]进一步，上述金属盐的金属离子为钠，锂，钾或锌等的一种或几种的组合。
[0022]优选的，所述含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物选自：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、8920、8940或285P等。
[0023]进一步，含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物用作聚乳酸的增塑剂时，其添加量为：聚乳酸100重量份，含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物0.2～1重量份。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术在聚乳酸中加入少量的癸二酸二苯基二酰肼和少量的助成核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述复合材料的原料包括聚乳酸和改性成核剂，所述改性成核剂为癸二酸二苯基二酰肼和助成核剂的混合物，各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.3～1重量份，助成核剂0.2～1重量份；其中，所述助成核剂为含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物。2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸基复合材料，其特征在于，各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.5～1重量份，助成核剂0.2～0.5重量份。3.根据权利要求1或2所述的一种聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述助成核剂选自：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、乙烯
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丁烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐。4.根据权利要求3所述的一种聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、乙烯
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丁烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐的金属离子为钠，锂，钾或锌中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的一种聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述助成核剂为：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、8920、8940或285P。6.权利要求1～5任一项述聚乳酸基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将聚乳酸和改性成核剂通过熔融共混制得所述聚乳酸基复合材料。7.一种提高聚乳酸结晶速率和结晶度的方法，其特征在于，所述方法为：在聚乳酸中引入癸二酸二苯基二酰肼和助成核剂，所述助成核剂为含有羧酸盐官能团结构的离子型聚合物；各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.3～1重量份，助成核剂0.2～1重量份；进一步，各原料的比例为：聚乳酸100重量份，癸二酸二苯基二酰肼0.5～1重量份，助成核剂0.2～0.5重量份；或：所述助成核剂选自：乙烯
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丙烯酸共聚物的金属盐、乙烯
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丁烯酸共聚物的金属盐或乙酸
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甲基丙烯酸共聚物的金属盐；进一步，所述乙烯

【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，李天阳，唐勇，高彦山，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：