[發明專利]一種成核劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310606331.5
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103694656A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 孫志強;張涵;龐烜;莊秀麗;邊新超;陳文啟;陳學思
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K5/42;C08K5/41;C07C309/29;C07C303/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明屬于樹脂材料技術領域，尤其涉及一種成核劑及其制備方法。

背景技術

聚乳酸（PLA）作為一種人工合成的熱塑性脂肪族聚酯，近年來備受人們關注。合成PLA的原料取材于生物資源，是一類以可再生生物資源為原料，經過化學合成方法制備，具有可再生性；同時，PLA也具有優良的生物降解性和生物相容性，其在環境中最終分解為CO₂和H₂O，因而無污染，是真正意義上的環境友好材料；不僅如此，PLA的許多性能指標與聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料相似，其具有機械性能好、無毒、相對密度較低、常溫下容易加工成型、可全部生物降解、價格相對低廉等優良特性，現已成為生物基塑料中增長速度最快、產量最大、新產品開發最為活躍的品質，可以廣泛應用于化工、輕工、汽車制造、家電、包裝材料等，是21世紀最有前途的生物醫用材料和包裝材料。

但與常規聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等通用塑料相比，普通的聚乳酸塑料存在著耐熱性差、結晶速度較慢、成型加工周期長、成型收縮率較大等缺點，從而使其應用范圍在一定程度上受到了限制，尤其是在包裝、日用品和工程材料等領域的應用受到了很大的限制。

大量研究工作證明：添加成核劑可以調控PLA的結晶行為，提高結晶速率、改善加工性能、縮短成型周期。目前，有報道利用雙酰胺化合物與聚乳酸分子間形成的相互作用來提高聚乳酸結晶成核能力，從而獲得一種結晶速率快、生產成本較低的改性聚乳酸，但是此類化合物是以烷基、羥基、硝基、氨基、烷氧基等取代基中的一種或者兩種為端基，與聚乳酸基體相容性較差，導致試劑添加量減少，晶核形成不充分，提升結晶成核能力不明顯，仍然存在著技術缺點。

隨著PLA應用領域的不斷拓展，人們對成核劑的要求也不斷提高，現有的成核劑品種逐漸難以滿足所有的應用需要，因此，設計合成新型、高效的PLA成核劑具有重要的現實意義。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種成核劑及其制備方法，該成核劑具有較好的促結晶作用。

本發明提供了一種成核劑，如式（I）所示：

其中，M為H、堿金屬原子或堿土金屬原子，n為M的化合價。

優選的，所述M為H、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca或Ba。

本發明還提供了一種成核劑的制備方法，包括以下步驟：

將5-磺酸基間苯二甲酸與酰化試劑混合，加熱進行酰化反應，然后加入芐醇，進行醇解反應，得到式（I）所示的成核劑；

或將5-磺酸基間苯二甲酸與酰化試劑混合，進行酰化反應，然后加入芐醇，進行醇解反應，再加入M金屬或含M的化合物，進行成鹽反應，得到式（I）所示的成核劑；

其中，M為H、堿金屬原子或堿土金屬原子，n為M的化合價。

優選的，所述酰化試劑選自亞硫酰氯、三氯化磷與五氯化磷中的一種。

優選的，所述酰化試劑與5-磺酸基間苯二甲酸的摩爾比為（2～5）：1。

優選的，所述酰化反應的溫度為50℃～100℃，酰化反應的時間為4～8h。

優選的，所述芐醇與5-磺酸基間苯二甲酸的摩爾比為（2～5）：1。

優選的，所述醇解反應的溫度為0℃～30℃，醇解反應的時間為4～8h。

本發明還提供了一種樹脂組合物，包括式（I）所示的成核劑與聚乳酸樹脂；

其中，M為H、堿金屬原子或堿土金屬原子，n為M的化合價。

優選的，所述式（I）所示的成核劑與聚乳酸樹脂的質量比為（0.5～5）：100。

本發明提供了一種成核劑及其制備方法，該成核劑如式（I）所示，其中，M為H、堿金屬原子或堿土金屬原子。與現有成核劑相比，首先，本發明成核劑具有較高的分子對稱結構，有利于誘導結晶；其次，該成核劑中含有三個苯環結構，分子結構中苯環的增加，有利于促進結晶，也有利于提高結晶度。

實驗結果證明，使用本發明成核劑的樹脂組合物的t_1/2=2.99min，結晶度為40.0%。

附圖說明

圖1為本發明實施例2中得到的式（I）所示的成核劑紅外光譜圖；

圖2為本發明實施例2中得到的式（I）所示的成核劑的核磁共振氫譜圖；

圖3為本發明實施例5、比較例1與比較例2中制備得到的共混樹脂的等溫DSC曲線圖。

具體實施方式