[發(fā)明專利]一種用于聚乳酸快速結(jié)晶的大分子成核劑及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910342079.9
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN110016133B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章亞瓊;汪鐘凱;鄭素華;周江駿;何悅?cè)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G69/44
• 分類號(hào): C08G69/44;C08L67/04;C08L77/12
• 代理公司: 合肥道智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34130
• 代理人: 袁浩

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于聚乳酸快速結(jié)晶的大分子成核劑及其使用方法。該大分子成核劑的結(jié)構(gòu)式為：5≤n≤5000；其中，所述R₁和R₃為脂肪族主鏈結(jié)構(gòu)；R₂為帶有酯基官能團(tuán)的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，R₄為帶有硫醚的主鏈結(jié)構(gòu)。大分子成核劑可添加到聚乳酸基體中，添加量為0?2wt％，通過(guò)熔融共混或溶液共混方法使得聚乳酸快速結(jié)晶，制備得到聚乳酸樹脂。大分子成核劑可以在少量添加的基礎(chǔ)上，大大提高聚乳酸的結(jié)晶速率。成核劑在聚乳酸基體中的添加量較少，且成核劑本身與聚乳酸基體之間的相容性和分散性較好，因此成核劑的使用對(duì)聚乳酸材料自身的力學(xué)性能和加工特性影響較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于聚乳酸快速結(jié)晶的大分子成核劑及其使用方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染和石化資源枯竭的問(wèn)題日益嚴(yán)峻，以天然生物質(zhì)為原料的生物基材料的研發(fā)成為當(dāng)今世界材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。聚乳酸具有較好的可加工性、生物可降解性和環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是一種能有效減少地球上廢物污染的高分子材料。但是聚乳酸也并非完美，它存在結(jié)晶速度慢、熱變形溫度低等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)極大地限制了聚乳酸代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料的腳步。

聚乳酸合成過(guò)程中，結(jié)晶速度慢，結(jié)晶度低會(huì)導(dǎo)致聚乳酸材料出現(xiàn)熱變形溫度低、成型周期長(zhǎng)、透明度低等問(wèn)題，所以加快聚乳酸成核能力對(duì)提高聚乳酸材料的應(yīng)用具有重要的意義。添加成核劑，加快聚乳酸成核密度，是現(xiàn)階段加快聚乳酸結(jié)晶的主要方法，聚乳酸成核劑主要分為無(wú)機(jī)成核劑和有機(jī)成核劑兩大類。無(wú)機(jī)成核劑有云母、滑石粉、高嶺土等。無(wú)機(jī)成核劑價(jià)格便宜且實(shí)用性高，但無(wú)機(jī)成核劑存在的最大問(wèn)題是與聚乳酸相容性差，最終導(dǎo)致聚乳酸制品力學(xué)性能下降，表面光澤度差、透明性下降等。聚乳酸產(chǎn)品使用的有機(jī)成核劑主要有酰胺類成核劑、有機(jī)磷酸鹽類成核劑、超分子化學(xué)成核劑、酰肼類成核劑等。有機(jī)成核劑克服了無(wú)機(jī)成核劑透明性和光澤度差的問(wèn)題，并能顯著提高產(chǎn)品的加工性能，因此開發(fā)有機(jī)成核劑成為了近幾年聚乳酸成核劑的研發(fā)重點(diǎn)。

含酰胺基團(tuán)的有機(jī)化合物是聚乳酸領(lǐng)域中應(yīng)用最多的有機(jī)成核劑。一種超支化聚酯酰胺與聚乳酸進(jìn)行熔融共混，發(fā)現(xiàn)超支化聚酯酰胺可以作為異相成核劑提高聚乳酸的結(jié)晶度和加快聚乳酸的結(jié)晶速率。但是成核效果不佳，只有當(dāng)超支化聚酯酰胺含量在10％以上時(shí)，才能從光學(xué)顯微鏡中觀察到明顯的成核效果(Macromolecules 2007,40,6257-6267)。

中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)公告號(hào)CN103102661B公開了一種聚乳酸樹脂用快速成核劑，該成核劑為含有兩個(gè)酰胺鍵、一個(gè)肼基氧基和多個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的小分子物質(zhì)，該成核劑雖然具有促進(jìn)聚乳酸成核，降低結(jié)晶時(shí)間的作用，但是需要通過(guò)增加用量來(lái)提升其成核性能，最佳效果的成核劑用量高達(dá)10％，低劑量使用時(shí)，聚乳酸的結(jié)晶度較低；產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益較差。而且由于成核劑本身會(huì)對(duì)聚乳酸的性能造成影響，因此大量添加后，聚乳酸樹脂的可降解性和部分力學(xué)性能也會(huì)明顯降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)新的技術(shù)方案，提供一種用于聚乳酸快速結(jié)晶的大分子成核劑及其使用方法，解決了前述問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種用于聚乳酸快速結(jié)晶的大分子成核劑，大分子成核劑為一種生物基聚酰胺聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下：

5≤n≤5000；

其中，所述R₁和R₃為脂肪族主鏈結(jié)構(gòu)；R₂為帶有酯基官能團(tuán)的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，R₄為帶有硫醚的主鏈結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，主鏈上的R₁和R₃為以下結(jié)構(gòu)中的任一種，包括以下所示：

優(yōu)選地，側(cè)基R₂為以下結(jié)構(gòu)中的任一種，包括以下所示：