專利名稱：一種聚乳酸成核劑、其制備方法及其控制形貌的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乳酸成核劑、其制備方法及其控制形貌的方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸是一種結(jié)晶高分子，其結(jié)晶度、晶型組成以及晶體形貌是決定最終制品性能的重要因素。精確、便捷地制備具有特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的聚合物樣品，對于改善聚合物材料性能，在工業(yè)上制定合理的工藝技術(shù)，以及對于聚合物結(jié)晶結(jié)構(gòu)的理論研究上具有重要意義。通常情況下，聚乳酸的晶體形貌為球晶，直徑幾十至幾百微米，分布并不均勻。對于力學(xué)性能而言，球晶聚乳酸制品較脆，抗沖擊強度低，可通過改變其晶體形貌，從而提高其抗沖強度，以便減小制品脆性。當聚乳酸作為功能材料使用時，將聚乳酸晶體形貌由球晶變?yōu)榇?、扇晶或樹枝狀晶，可賦予材料新的聲、光、電性能。因此，晶體形貌的控制對材料十分重要，可拓寬材料的使用范圍。文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利CN201110266060. 4設(shè)計了一種通過 加工條件的控制來調(diào)控等規(guī)聚丙烯(iPP)本體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的方法，可以控制聚丙烯球晶的大小、結(jié)構(gòu)等，通過選擇不同的自成核溫度，可實現(xiàn)對聚丙烯結(jié)晶行為及結(jié)晶結(jié)構(gòu)的調(diào)控，而其方法在精細化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。中國專利CN201110069601. 4提供了一種殼聚糖纖維增強聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，從宏觀上看，使用單一甲殼素纖維或者單一改性甲殼素纖維對聚乳酸進行增強，達到比較高的彎曲強度，性能上提高顯著；從微觀結(jié)構(gòu)看，其制品中的基體樹脂聚乳酸形成了伸直鏈片晶、纖維晶或者串晶，是導(dǎo)致制品性能提高的內(nèi)在原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚乳酸成核劑。本發(fā)明的目的之二在于提供該成核劑的制備方法。本發(fā)明的目的之三在于提供該成核劑控制聚乳酸形貌的方法。控制聚乳酸結(jié)晶形貌的方法在于所使用的成核劑、成核劑添加量及制品處理工藝。上述用于控制聚乳酸結(jié)晶形貌的成核劑需要具備以下性能
I.成核劑的熔點高于聚乳酸，且與聚乳酸的相容性好，成核劑能夠在加工過程中完全或部分熔融或溶解于聚乳酸基體。在冷卻過程中，可從聚乳酸基體中析出，先于聚乳酸結(jié)晶。2.成核劑能夠自組裝成獨特的各種超結(jié)構(gòu)形態(tài)。3.成核劑自身具有較快的結(jié)晶速率。4.成核劑具有較高的熱穩(wěn)定性。針對上述原則，我們所合成的成核劑在結(jié)構(gòu)上具有如下特點
I.引入苯環(huán)，不但可以增強成核劑的熔點，而且加大了其電子云密度，增強成核劑與聚乳酸之間的電子共軛作用，從而達到提高聚乳酸結(jié)晶的目的。2.引入酰胺鍵，可以使得成核劑與聚乳酸之間形成強烈的氫鍵作用，從而增強聚乳酸的結(jié)晶。3.引入對稱結(jié)構(gòu)，可以進一步加強該類成核劑的結(jié)構(gòu)特點。根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種聚乳酸成核劑，其特征在于該成核劑的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種聚乳酸成核劑，其特征在于該成核劑的結(jié)構(gòu)式為
2.一種制備根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸成核劑的方法，其特征在于該方法的具體步驟為 將C6-C12的烷基二元羧酸，在N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)的催化作用下與二氯亞砜反應(yīng)，烷基二酰氯； 將苯甲酰肼溶于DMF溶劑中，添加催化劑用量的三乙胺，真空下逐滴加入步驟a所得的二酰氯，從而得到二酰苯甲酰肼；經(jīng)分離純化，得到聚乳酸成核劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的烷基二元羧酸為己二酸、癸二酸或十二二酸。
4.一種控制聚乳酸針形貌的方法，采用根據(jù)權(quán)利要求I所述的成核劑，其特征在于該方法的具體步驟為 a.將聚乳酸、成核劑按99:1的質(zhì)量比進行熔融共混，； b.根據(jù)所需要的晶體形貌選擇以下之一的熱處理工藝 b-1.將步驟a所得共混材料淬火至室溫，隨后以40°C /min的升溫速率升溫至14(T16(TC進行第一次熱處理，保溫I飛分鐘；再將材料置于11(T13(TC溫度下進行第二次熱處理，保溫30秒I分鐘；獲得聚乳酸串晶；b-2.將步驟a所得共混材料緩慢冷卻至12(T14(TC進行第一次熱處理，保溫I飛分鐘；再將材料置于105 115°C溫度下進行第二次熱處理，保溫30秒I分鐘；獲得聚乳酸扇晶；b-3.將步驟a所得共混材料淬火至室溫，隨后以40°C /min的升溫速率升溫至10(Tl 10°C進行第一次熱處理，保溫I飛分鐘，再將材料置于105 115°C，保溫30秒 3分鐘；獲得均勻細化的聚乳酸晶粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乳酸成核劑、其制備方法及其控制形貌的方法，該成核劑的結(jié)構(gòu)式為其中n=2—8。本發(fā)明通過添加適量可在加工過程中熔融或溶解于聚乳酸基體的成核劑，結(jié)合特定的熱處理工藝，實現(xiàn)聚乳酸晶體形貌控制以及力學(xué)性能的提高，將聚乳酸由球晶誘導(dǎo)為扇晶、串晶及晶粒。本發(fā)明方法簡單，對提高聚乳酸性能及擴展聚乳酸樹脂應(yīng)用范圍有積極的意義。
文檔編號C07C241/04GK102911400SQ20121041804
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者尹靜波, 余諸毅, 范寅清, 甘露, 張鑫, 顏世峰, 陳學(xué)思 申請人:上海大學(xué)