專利名稱：一種有機成核劑及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種有機成核劑及其制備和應用。
背景技術：
聚乳酸(PLA)是一種具有優良的生物相容性的聚合物，其來源于可再生資源農作物(如玉米)，最突出的優點是生物可降解性，其使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，對保護環境非常有利。聚乳酸具有良好的力學性質、熱塑性、成纖性、透明度高，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，被產業界定為新世紀最有發展前途的新型材料。但是作為工程塑料，聚乳酸存在結晶速率慢，成型制品的收縮率大、質脆等缺點。為此，國內外對如何提高聚乳酸的結晶速率、降低其玻璃化轉變溫度、如何提高其韌性等方 面進行了較廣泛的研究。其中，添加結晶成核助劑提高聚合物結晶速度是一種在聚合物改性加工中常用的方法。結晶成核劑可分為有機、無機兩大類。常用的有機成核劑有含有苯環的堿金屬鹽類和長碳鏈脂肪羧酸金屬鹽，研究發現這類的金屬鹽會引起聚酯的降解，從而降低其力學性能、熱穩定性能等。無機成核劑主要有蒙脫土、Ti02、CaO、MgO, BaS04、Si02、A1203等，這類成核劑的優點是可以達到納米級粒徑尺寸，但在使用中存在團聚問題，難以在聚合物中保持納米尺度的均勻分散。專利CN1366004利用雙螺桿擠出機將成核劑與聚酯材料共混加工，改善了成核劑分散問題且提高了聚酯結晶速度，但是對于生物降解材料來說，加工中熱降解劇烈，提高結晶速度的同時也降低了分子量。專利申請號201080032592. 5，制備了聚乳酸立構復合物并聲明了其可作為成核劑使用，但該立構復合物在合成過程中混入了傳統的有機系和無機系成核劑，因此在作為成核劑使用時很難證明其成核效果不是來源于這些添加的傳統成核劑。并且，聚乳酸立構復合物含有較多的端基基團，在與聚乳酸樹脂熔融混煉時將會造成自身和基體樹脂的熱降解，若降解劇烈，將嚴重影響制品的使用性能。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種有機成核劑及其制備和應用。本發明的成核劑與聚乳酸及其組合物樹脂具有良好的相容性，能夠克服傳統成核劑在聚合物中團聚和分散不均勻的弊病，有效的提高聚乳酸及其組合物樹脂的結晶性能。本發明首先公開了一種有機成核劑，該有機成核劑包括如下重量份的組分聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物I 100重量份聚乳酸O 50重量份其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結構通式如下PLA-R1-PLA ;其中Rl為聚多元醇，PLA為聚乳酸。進一步的,所述有機成核劑包括如下重量份的組分
聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物I 100重量份聚乳酸I 50重量份其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結構通式如下PLA-R1-PLA ;其中Rl為聚多元醇，PLA為聚乳酸。較優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚乳酸嵌段的重量百分比為50 99%，余量為聚多元醇嵌段。優選的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚乳酸嵌段的重量百分比為50 90%,余量為聚多元醇嵌段。較優的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于10mgK0H/g。更優的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于lmgKOH/g。最優的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于O. 05mgK0H/g。
較優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇的單體為飽和脂肪族聚酯多元醇、不飽和脂肪族聚酯多元醇或芳香族聚酯多元醇。更優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇選自聚乙二醇、聚環氧丙烷多元醇、聚環氧丁烷多元醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃二醇，聚丁二烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二醇中任一種或多種的嵌段共聚物。最優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值為500 20000。優選的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值為500 10000。較優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸為聚L-乳酸、聚D-乳酸或聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物。較優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值為700 10000。更優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值為700 5000。本發明的聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚多元醇(Rl)兩側的聚乳酸(PLA)可以為組成和結構相同的聚乳酸，也可以為組成和結構不同的聚乳酸。較優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的分子量分布均小于等于2。更優的，所述聚L-乳酸和聚D-乳酸的分子量分布均小于等于I. 5。較優的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物可以為單一種類的聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物，也可以為兩種或多種聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的組合。較優的，所述聚乳酸選自聚L-乳酸、聚D-乳酸、聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物中的一種或多種的組合。即本發明中，作為有機成和劑組成的所述聚乳酸(非嵌段共聚物中的聚乳酸)可以為L旋光異構體均聚的聚L-乳酸，可以是D旋光異構體均聚的聚D-乳酸，可以是聚L-乳酸和聚D-乳酸的兩嵌段或多嵌段共聚物，還可以是前述多種聚乳酸的組合。通過L代表聚L-乳酸，D代表聚D-乳酸，那么聚乳酸可以表示為L、D、LD、DL、LDL、DLD、LDLDL, DLDLD中任一種或多種的組合。聚乳酸的Mn值為700 10000，優選Mn值為700 5000。
Llk本發明的聚L-乳酸的旋光異構結構為:li^o-CI1 '1聚D-乳酸的旋
O
*
I光異構結構為
權利要求
1.一種有機成核劑，該有機成核劑包括如下重量份的組分 聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物I 100重量份 聚乳酸O 50重量份 其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結構通式如下PLA-R1-PLA ;其中Rl為聚多元醇，PLA為聚乳酸。
2.如權利要求I所述的有機成核劑，其特征在于，所述有機成核劑的組成中，聚乳酸的重量份為I 50重量份。
3.如權利要求I或2任一權利要求所述的有機成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇的單體為飽和脂肪族聚酯多元醇、不飽和脂肪族聚酯多元醇或芳香族聚酯多元醇。
4.如權利要求3所述的有機成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇選自聚乙二醇、聚環氧丙烷多元醇、聚環氧丁烷多元醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氫呋喃二醇，聚丁二烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇中任一種或多種的嵌段共聚物。
5.如權利要求4所述的有機成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值為500 20000。
6.如權利要求I或2任一權利要求所述的有機成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸為聚L-乳酸、聚D-乳酸或聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物。
7.如權利要求6所述的有機成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值為700 10000。
8.如權利要求I或2任一權利要求所述的有機成核劑，其特征在于，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中，聚乳酸嵌段的重量百分比為50 99%，余量為聚多元醇嵌段。
9.權利要求1-8任一權利要求所述有機成核劑的制備方法，包括如下步驟 O混煉按照前述有機成核劑的組成將聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物與聚乳酸混合，加入密煉機或雙螺桿擠出機中，150 260°C進行熔融共混，獲得有機成核劑產品； 2)有機成核劑產品的后續加工或利用。
10.權利要求1-8任一權利要求所述有機成核劑作為聚乳酸成核劑在制備聚乳酸樹脂中的應用。
全文摘要
本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種有機成核劑及其制備和應用。本發明的有機成核劑包括如下重量份的組分聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物1～100重量份；聚乳酸0～50重量份；其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的結構通式如下PLA-R1-PLA；其中R1為聚多元醇，PLA為聚乳酸。本發明的有機成核劑產品的共聚結構穩定、分子量分布均勻、共晶結構完善、可以有效提升聚乳酸樹脂的結晶速率，有助于提高聚乳酸共混物的相容性，得到耐化學性、耐熱性優異，并且透明性較好的聚乳酸及其組合物制品，在聚乳酸類制品制備領域具有廣闊的發展和應用前景。
文檔編號C08J3/20GK102875987SQ20121040233
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者張乃文, 任杰, 曾超 申請人:上海同杰良生物材料有限公司