[發明專利]一種聚乳酸自成核的方法

有效

• 申請號: 201710448174.8
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107216451B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 余鰻漫;馬丕明;沈田豐;東為富;陳明清
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08G63/685
• 分類號: C08G63/685;C08G63/08;C08G63/78;C08L67/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種聚乳酸自成核的方法，屬于高分子材料技術領域。本發明首次將酰胺基團引入PLA分子鏈中通過分子內自成核誘導聚合物結晶，本發明提出的聚乳酸自成核的方法，豐富聚合物成核與結晶理論，并且可以制備物理機械性能和耐熱性能優異的塑料制品。本發明的主鏈上帶有氫鍵基團的雜化型聚乳酸，可以通過分子內酰胺基團自成核誘導聚合物結晶，而且可在較高溫度下發生快速結晶，將聚乳酸的結晶度由0％提高至38％，半結晶時間由40min縮短至5min以內。

技術領域

本發明涉及一種聚乳酸自成核的方法，屬于高分子材料技術領域。

背景技術

聚乳酸(PLA)被認為是當前最有前途的生物基與生物降解高分子材料之一，擁有優異的物理機械性能、加工性能和良好的生物相容性，在醫療、包裝、紡織等領域有廣闊的應用前景。但是聚乳酸由于結晶速率慢、結晶度低導致的熱變形溫度低、成型周期長等問題，很大程度上限制了PLA材料的應用與發展。

目前，外加成核劑是提高PLA結晶速率和結晶度最簡單、最有效的手段。但是目前的通過外加成核劑來提高結晶速率和結晶度的方法，外加成核劑容易在聚乳酸基體中分散不均，影響材料的物理機械性能與加工性能；另一方面，外加成核劑需要額外增加預混合的步驟，操作繁瑣，增加成本。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種聚乳酸自成核的方法。本發明將酰胺基團引入PLA分子鏈中，通過分子內自成核誘導聚合物結晶，本發明目的在于提出一種聚乳酸自成核的方法，豐富聚合物成核與結晶理論。

本發明的第一個目的是提供一種聚乳酸自成核的方法，所述聚乳酸自成核的方法包括以下步驟：

(1)在聚乳酸合成過程中引入了具有自組裝成核作用的氫鍵基團，獲得分子主鏈上含有一個或多個氫鍵基團的聚乳酸；

(2)將分子主鏈上帶有氫鍵基團的聚乳酸升溫至熔融溫度以上1-50℃并恒溫0.05-5min，然后降溫或者在熔點以下恒溫；

(3)在降溫過程或者恒溫過程中，聚乳酸可通過氫鍵基團之間的氫鍵作用發生自成核，并誘導聚乳酸鏈段快速結晶。

在一種實施方式中，所述氫鍵基團的化學結構為-NH-CO-CO-NH-。

在一種實施方式中，所述降溫過程的降溫速率為1-100℃/min。

在一種實施方式中，所述恒溫的溫度為聚乳酸熔融溫度以下5-80℃。

在一種實施方式中，所述含有一個或多個氫鍵基團的聚乳酸具有(I)或(II)的化學結構：

其中，n為大于10的整數；p為1～9之間的整數。

本發明的第二個目的是提供一種雜化型聚乳酸，所述雜化型乳酸具有(I)或(II)的結構特征：

其中，n為大于10的整數；p為1～9之間的整數

在一種實施方式中，所述雜化型聚乳酸可以通過以下方法獲得：首先將乙二酸二乙酯直接與乙醇胺反應合成端羥基中間產物A，然后利用中間產物A引發丙交酯開環聚合得到一種分子主鏈上含有氫鍵基團的化學結構為(I)的雜化型聚乳酸；中間產物A的化學結構如(III)：

在另一種實施方式中，所述雜化型聚乳酸可以通過以下方法獲得：所述聚乳酸可以通過以下方法獲得：先將乙二酸二乙酯與二元胺反應合成中間產物B，然后將中間產物B與乙醇胺反應得到端羥基中間產物C，最后利用中間產物C引發丙交酯開環聚合，得到一種分子主鏈上含有氫鍵基團的化學結構為(II)的雜化型聚乳酸；中間產物B的化學結構如(IV)：