CN101775190A - 一种耐温聚乳酸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热聚乳酸及其制备方法。其特征在于：一种耐温聚乳酸，包含聚乳酸，还包含反应活性基团的天然化合物，反应促进剂和结晶成核剂，所述的反应活性基团的天然化合物为所述聚乳酸的0.1~20％；所述的反应促进剂为所述聚乳酸的0.1~20％；所述的结晶成核剂为所述聚乳酸的0.1~5％。本发明具有更大比例的天然组分；更高的热变形温度；制备方法简单有效；可以大规模生产。由于上述特点，本发明广泛应用于各类聚乳酸中，尤其是热变形温度在120℃以上的耐热聚乳酸中。

Description

一种耐温聚乳酸及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚乳酸及其制备方法，尤其是一种耐温聚乳酸及其制备方法。

背景技术

近年来，随着全球气温变暖和人们对环境重视，非石化高分子材料得到很大发展。尤其是石油资源的短缺造成石油价格大幅攀升，给环境友好高分子材料带来了巨大发展空间。环境友好高分子有两类：一类是以再生材料为原料获得的高分子；另一类是可生物降解的高分子。特别是以再生材料为原料获得的环境友好高分子尤其获得特别关注。由于这种高分子在生产和消耗过程中，不产生多余的暖室气体如CO₂，所以这种高分子有时也被称为绿色高分子。聚乳酸由于其产量最大和价格最便宜，因此它被认为是最有可能大规模代替石油高分子的绿色高分子。聚乳酸是从玉米中来，其生产和消耗过程几乎不产生多余的CO₂。与石油高分子如聚丙烯相比，聚乳酸具有高强度和高模量，但是它的缺点也十分突出，主要包括：结晶速度慢，断裂伸长率低，抗冲性能差和耐热性差。尤其是耐热性差的缺点严重影响了聚乳酸的应用。聚乳酸的热变形温度不到60℃。即使运输过程中的储存箱温度也可使聚乳酸制品变形。如不克服这一缺点，聚乳酸很难获得大面积的应用。针对这个缺点，聚乳酸有许多改性方法。如加入结晶成核剂提高结晶速度，或加入无机填料如滑石粉和玻璃纤维来直接提高聚乳酸的耐热性。还有通过退火处理以获得高结晶度聚乳酸，进而提高聚乳酸的耐热性。

尽管这些改性方法对聚乳酸的耐热性有一定的提高，但是这些方法要么耐热性提高幅度有限，要么不适合大规模应用。在根本上并没有解决聚乳酸耐热性问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明特提出一种耐热聚乳酸，其生产方法简洁有效，且能大幅度提高聚乳酸的耐热性能，并适合大规模生产和应用，有力的克服了聚乳酸耐热性差及大规模应用的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种耐温聚乳酸，包含聚乳酸，还包含反应活性基团的天然化合物，反应促进剂和结晶成核剂，所述的反应活性基团的天然化合物为所述聚乳酸的0.1~20％；所述的反应促进剂为所述聚乳酸的0.1~20％；所述的结晶成核剂为所述聚乳酸的0.1~5％。

上述的反应活性基团的天然化合物包括天然植物油与天然植物油衍生物，所述的反应活性基团的天然化合物的较佳含量为所述聚乳酸的0.5~5％。所述的天然植物油包括菜籽油、蓖麻油、豆油、花生油，椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油、桐油等。所述的天然植物油衍生物包括环氧化合物，丙烯酸类化合物等上述的反应促进剂包括催化剂，偶联剂，引发剂，所述的反应促进剂的较佳含量为所述聚乳酸的0.3~5％。所述的催化剂为各种酸碱催化剂如有机酸，无机质子酸等。所述的偶联剂包括硅氧烷类，异氰酸酯类(O＝N＝C-R-N＝C＝O)，环氧类，及碳二亚胺(R-N＝C＝N-R)等。所述的引发剂包括各种自由基引发剂如偶氮类，过氧化物类等。

上述的结晶成核剂包括无机盐类，有机盐类，山梨醇类，无机矿物质类，有机酰胺类，芳基磷酸酯盐类、取代苯甲酸铝盐类和脱氢松香酸皂类，且所述的结晶成核剂的较佳含量为所述聚乳酸的0.2~3％。

上述的结晶成核剂括无机盐类如CaCO₃、TiO₂和BaSO₄等，有机盐类如有机羧酸盐，有机铵盐等，山梨醇类如二苄叉山梨醇(DBS)、二(对氯苄叉)山梨醇(CDBS)、二(对甲基苄叉)山梨醇(MDBS)、二(对乙基苄叉)山梨醇(EDBS)和二(3，4-二甲基苄叉)山梨醇(DMDBS)，无机矿物质类如滑石，蒙脱土，云母等，其它结晶成核剂如有机酰胺类如芳基羧酸二酰胺及其衍生物，芳基磷酸酯盐类、取代苯甲酸铝盐类和脱氢松香酸皂类。

本发明产品的制备方法包括如下环节：(A)在聚乳酸中加入含有反应活性基团的天然化合物，所述的天然化合物包括各种植物油及其衍生物，所述的植物油包括菜籽油、蓖麻油、豆油、花生油，椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油、桐油等；所述的衍生物包括环氧化合物，丙烯酸类化合物等；所述的天然化合物的添加量为聚乳酸的0.1~20％，较佳为0.5~5％；

(B)在聚乳酸中加添反应促进剂包括催化剂，偶联剂，引发剂，所述的催化剂为各种酸碱催化剂如有机酸，无机质子酸等；所述的偶联剂包括硅氧烷类，异氰酸酯类(O＝N＝C-R-N＝C＝O)，环氧类，及碳二亚胺(R-N＝C＝N-R)等；所述的引发剂包括各种自由基引发剂如偶氮类，过氧化物类等；所述的反应促进剂的添加量为聚乳酸的0.1~20％，其较佳含量为0.3~5％；

(C)在聚乳酸中加添加结晶成核剂，所述的结晶成核剂包括无机盐类，有机盐类，山梨醇类，无机矿物质类，有机酰胺类，芳基磷酸酯盐类、取代苯甲酸铝盐类和脱氢松香酸皂类；所述的结晶成核剂的含量为聚乳酸的0.1~5％，较佳含量为0.2~3％。

由于上述技术方案，本发明的突出特点和显著进步是：(1)具有更大比例的天然组分。本发明所采用的添加剂大都取自天然，避免了添加剂生产过程中的能量消耗，是绿色环保的添加剂；(2)本发明获得聚乳酸的耐热性大大提高。本发明的热变形温度由54℃提高到120℃以上，相比于现有技术有大幅度的提高，获得的聚乳酸可满足各种耐热制品的要求；(3)本发明产品的制备方法简单有效。本发明的生产流程简单、制备工艺简单，通过几种添加剂的完美配合，可达成本发明目的；(4)本发明产品可以大规模生产。由于制备方法简单、产品效果具有实质性特点和显著进步，本发明产品可以大规模生产，以弥补石化类高分子材料带来的能源和环境问题。

由于上述特点，本发明广泛应用于各类聚乳酸中，尤其是热变形温度在120℃以上的耐热聚乳酸中。

具体实施方式

以下是结合实施例对本发明作进一步详细说明，值得注意的是这些例子仅用于说明本发明，本发明保护的范围包括但并不局限于实施例中。

实施例一：在双螺杆挤出机中分别加入96.5％NatureWorks聚乳酸3001D，2％蓖麻籽油或其衍生物，1％二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，和0.5％日本旭电化公司生产的成核剂ADK Stab Na-11。在185℃下混合挤出，然后冷却、造粒干燥即可。

实施例二：在双螺杆挤出机中分别加入97％NatureWorks聚乳酸3001D，2％环氧大豆油或其衍生物，0.5％聚合碳二酰亚胺，和0.5％ADK Stab Na-11日本旭电化公司生产的成核剂。在185℃下混合挤出，然后冷却、造粒干燥即可。

实施例三：在双螺杆挤出机中分别加入95.5％NatureWorks聚乳酸3001D，3％环氧亚麻籽油或其衍生物，1％聚合碳二酰亚胺，和0.5％ADK StabNa-11日本旭电化公司生产的成核剂。在185℃下混合挤出，然后冷却、造粒干燥即可。

实施例四：在双螺杆挤出机中分别加入96.5％NatureWorks聚乳酸3001D，2％蓖麻籽油或其衍生物，1％巴斯夫公司ADR-4370，和0.5％ADK Stab Na-11日本旭电化公司生产的成核剂。在185℃下混合挤出，然后冷却、造粒干燥即可。

实施例五：在双螺杆挤出机中分别加入94％NatureWorks聚乳酸3001D，2％环氧大豆油或其衍生物，0.5％聚合碳二酰亚胺，0.5％ADK Stab Na-11日本旭电化公司生产的成核剂和3％有机粘土Cloisite 30B。5℃下混合挤出，然后冷却、造粒干燥即可。

Claims (10)

1.一种耐温聚乳酸，包含聚乳酸，其特征在于：还包含反应活性基团的天然化合物，反应促进剂和结晶成核剂，所述的反应活性基团的天然化合物为所述聚乳酸的0.1~20％；所述的反应促进剂为所述聚乳酸的0.1~20％；所述的结晶成核剂为所述聚乳酸的0.1~5％

2.根据权利1所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的反应活性基团的天然化合物包括天然植物油与天然植物油衍生物，所述的反应活性基团的天然化合物的较佳含量为所述聚乳酸的0.5~5％。

3.根据权利2所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的天然植物油包括菜籽油、蓖麻油、豆油、花生油，椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油、桐油等。

4.根据权利2所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的天然植物油衍生物包括环氧化合物，丙烯酸类化合物等

5.根据权利1所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的反应促进剂包括催化剂，偶联剂，引发剂，所述的反应促进剂的较佳含量为所述聚乳酸的0.3~5％。

6.根据权利5所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的催化剂为各种酸碱催化剂如有机酸，无机质子酸等。

7.根据权利5所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的偶联剂包括硅氧烷类，异氰酸酯类(O＝N＝C-R-N＝C＝O)，环氧类，及碳二亚胺(R-N＝C＝N-R)等。

8.根据权利5所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的引发剂包括各种自由基引发剂如偶氮类，过氧化物类等。

9.根据权利1所述的一种耐温聚乳酸，其特征在于：所述的结晶成核剂包括无机盐类，有机盐类，山梨醇类，无机矿物质类，有机酰胺类，芳基磷酸酯盐类、取代苯甲酸铝盐类和脱氢松香酸皂类，且所述的结晶成核剂的较佳含量为所述聚乳酸的0.2~3％。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种耐温聚乳酸的制备方法，其特征在于包括以下制备环节：

(A)在聚乳酸中加入含有反应活性基团的天然化合物，所述的天然化合物包括各种植物油及其衍生物，所述的植物油包括菜籽油、蓖麻油、豆油、花生油，椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油、桐油等；所述的衍生物包括环氧化合物，丙烯酸类化合物等；所述的天然化合物的添加量为聚乳酸的0.1~20％，较佳为0.5~5％；

(B)在聚乳酸中加添反应促进剂包括催化剂，偶联剂，引发剂，所述的催化剂为各种酸碱催化剂如有机酸，无机质子酸等；所述的偶联剂包括硅氧烷类，异氰酸酯类(O＝N＝C-R-N＝C＝O)，环氧类，及碳二亚胺(R-N＝C＝N-R)等；所述的引发剂包括各种自由基引发剂如偶氮类，过氧化物类等；所述的反应促进剂的添加量为聚乳酸的0.1~20％，其较佳含量为0.3~5％；

(C)在聚乳酸中加添加结晶成核剂，所述的结晶成核剂包括无机盐类，有机盐类，山梨醇类，无机矿物质类，有机酰胺类，芳基磷酸酯盐类、取代苯甲酸铝盐类和脱氢松香酸皂类；所述的结晶成核剂的含量为聚乳酸的0.1~5％，较佳含量为0.2~3％。