一种生物基自组装酰胺类成核剂及其制备方法和应用技术

技术编号：41199516 阅读：3 留言：0更新日期：2024-05-07 22:26

本发明专利技术公开了一种生物基自组装酰胺类成核剂，该成核剂由4‑羟基苯乙胺、3,4‑二羟基苯乙胺或3,4,5‑三羟基苯乙胺中的任意一种与对苯二甲酰氯反应生成；本发明专利技术的成核剂通过熔融共混的方法与聚乳酸混合，通过挤出或注塑成聚乳酸制品，在制备过程中能够为聚乳酸提供良好的成核效率，并且成核的效果十分稳定，得到的聚乳酸制品具有生物可降解性和力学性能优秀等特点。该类型成核剂制备方法简单，原料来源于生物基，具有可持续发展潜力，易实现大规模生产，能够广泛应用于工业聚乳酸塑料制品的制备。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于塑料助剂，特别涉及一种生物基来源的自组装酰胺类成核剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、在过去的二十多年中，化石资源日益枯竭、co2过度排放等造成全球气候、环境恶化，因此发展低碳循环经济已成为全球共识。生物可降解材料的推广应用是解决环境污染的重要途径之一，其中，聚乳酸(pla)已成为工业生产和商业消耗最多的生物降解聚合物之一，广泛应用于许多领域，如各种塑料制品、生物医学材料、食品包装和粘合剂等。聚乳酸因其具有良好的生物可降解性、生物相容性和力学性能而备受关注，并且具有取代传统塑料的潜能。

2、但是目前对于pla的应用还远远落后于传统塑料，主要是由于pla在成型过程中结晶速度慢，导致其耐热性差，从而限制了它在许多工业中的应用。因此，提高pla的结晶能力是扩大其应用范围的关键。

3、已有一些成核剂用于提高聚乳酸的结晶能力，如酯类成核剂、酰胺类化合物成核剂、酰肼类化合物成核剂、有机盐成核剂、超分子成核剂等。然而，大部分类型的成核剂都是由石油基化合物制备得到的，不具有生物降解性和生物相容性，限制了具有可持续发展战略的可降解pla的更广泛的使用。因此，从环境问题的角度来看，开发以自然资源为基础的环境友好型的生物基成核剂是一项重要且具有价值的工作。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种具有生物降解性和生物相容性，能够加快pla在成型过程中结晶速度，以提高pla的结晶度、耐热性和冲击强度的环境友好型的生物基自组装酰胺类成核剂。</p>

2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：

3、一种生物基自组装酰胺类成核剂，所述生物基自组装酰胺类成核剂具有如下结构：

4、

5、其中，r为-oh，r在苯环的4-位取代、3，4-位取代或3，4，5-位取代；

6、当r在苯环的4-位取代时，为n,n-双[2-(4-羟基苯基)乙基]-1,4-苯二甲酰胺，其结构如下：

7、

8、当r在苯环的3，4-位取代时，为n,n-双[2-(3,4-二羟基苯基)乙基]-1,4-苯二甲酰胺，其结构如下：

9、

10、当r在苯环的3，4，5-位取代时，为n,n-双[2-(3,4,5-二羟基苯基)乙基]-1,4-苯二甲酰胺，其结构如下：

11、

12、本专利技术提供一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，包含以下步骤：

13、s1：将4-羟基苯乙胺、3,4-二羟基苯乙胺或3,4,5-三羟基苯乙胺中的任意一种溶解于溶剂中，超声分散均匀，滴加束酸剂，得到混合溶液；

14、s2：将对苯二甲酰氯加到溶剂中，得到对苯二甲酰氯溶液；

15、s3：在氮气氛围中、反应温度为-10～10℃，将s2的对苯二甲酰氯溶液滴加到s1的混合溶液中，滴加完毕后在搅拌条件下进行保温反应，随后转移至室温下继续搅拌反应，停止搅拌后得到反应溶液；

16、s4：将s3的反应溶液使用去离子水洗涤，过滤后得到滤饼，随后再用甲醇洗涤，抽滤、干燥后得到生物基自组装酰胺类成核剂。

17、优选的，4-羟基苯乙胺、3,4-二羟基苯乙胺或3,4,5-三羟基苯乙胺中的任意一种与对苯二甲酰氯的摩尔比为2-10:1。

18、优选的，s3中将s2的对苯二甲酰氯溶液滴加到s1的混合溶液中的总时长为1-3h。

19、优选的，所述束酸剂选自吡啶、三乙胺或二异丙基乙胺中的一种或以上。

20、优选的，所述溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、n,n二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种或以上。

21、优选的，s3中转移至室温下继续搅拌反应的时间为12-36h。

22、优选的，在s1的混合溶液中4-羟基苯乙胺、3,4-二羟基苯乙胺或3,4,5-三羟基苯乙胺中的任意一种的摩尔浓度为0.2-1.2mol/l，束酸剂的摩尔浓度为0.5-1.5mol/l；s2中对苯二甲酰氯溶液的摩尔浓度为0.1-0.4mol/l。

23、本专利技术提供上述生物基自组装酰胺类成核剂的应用，用于制备聚乳酸组合物。

24、本专利技术还提供一种聚乳酸组合物，包括上述生物基自组装酰胺类成核剂与聚乳酸。

25、本专利技术具有如下有益效果：

26、(1)本专利技术以4-羟基苯乙胺、3,4-二羟基苯乙胺或3,4,5-三羟基苯乙胺和对苯二甲酰氯为原料，合成生物基自组装酰胺类成核剂，合成线路简单，处理成本低，产量达到90％以上。

27、(2)本专利技术的成核剂属于生物基自组装酰胺类成核剂，原料源于生物基，得到的聚乳酸制品具有生物可降解性，属于环境友好型的生物质成核剂；在聚乳酸中具有明显的促进pla结晶的效果，在制备过程中能够为聚乳酸提供良好的成核效率，并且成核的效果十分稳定，添加本申请的成核剂后，聚乳酸组合物结晶温度最高提升至121℃，结晶度与纯pla相比提高了14％以上。

28、(3)加入本申请的成核剂后，pla的热变形温度(hdt)显著升高，且随着退火时间的延长而升高，在退火60s后，聚乳酸组合物的hdt最高可达到121℃，与纯pla相比hdt至少提高了13℃。

29、(4)加入本申请成核剂后pla冲击强度有所提高，这是由于加入成核剂后使得pla的结晶度提高，进而提高了冲击强度，通过本申请制得的聚乳酸组合物力学性能优秀。

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【技术保护点】

1.一种生物基自组装酰胺类成核剂，其特征在于，所述生物基自组装酰胺类成核剂具有如下结构：

2.权利要求1所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，4-羟基苯乙胺、3,4-二羟基苯乙胺或3,4,5-三羟基苯乙胺中的任意一种与对苯二甲酰氯的摩尔比为2-10:1。

4.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，S3中将S2的对苯二甲酰氯溶液滴加到S1的混合溶液中的总时长为1-3h。

5.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，所述束酸剂选自吡啶、三乙胺或二异丙基乙胺中的一种或以上。

6.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种或以上。

7.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，S3中转移至室温下继续搅拌反应的时间为12-36h。

8.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，在S1的混合溶液中4-羟基苯乙胺、3,4-二羟基苯乙胺或3,4,5-三羟基苯乙胺中的任意一种的摩尔浓度为0.2-1.2mol/L，束酸剂的摩尔浓度为0.5-1.5mol/L；S2中对苯二甲酰氯溶液的摩尔浓度为0.1-0.4mol/L。

9.权利要求1所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的应用，其特征在于，用于制备聚乳酸组合物。

10.一种聚乳酸组合物，其特征在于，包括权利要求1所述的生物基自组装酰胺类成核剂与聚乳酸。

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【技术特征摘要】

1.一种生物基自组装酰胺类成核剂，其特征在于，所述生物基自组装酰胺类成核剂具有如下结构：

2.权利要求1所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

4.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，s3中将s2的对苯二甲酰氯溶液滴加到s1的混合溶液中的总时长为1-3h。

5.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制备方法，其特征在于，所述束酸剂选自吡啶、三乙胺或二异丙基乙胺中的一种或以上。

6.根据权利要求2所述的一种生物基自组装酰胺类成核剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷彩红，武靖博，肖文昊，徐睿杰，曾润鑫，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：

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