CN113563700A - 一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法,属于聚乳酸树脂技术领域,原料包括酰肼型成核剂、抗氧剂、抗水解剂和L‑聚乳酸,经过高速混合器混合和双螺杆挤出造粒制得;在制备过程中,以均苯四甲酸与水合肼为原料,在丝光沸石分子筛为催化剂条件下,酰肼化反应生成端基含有四个酰肼基团的酰肼型成核剂;该酰肼型成核剂与L‑聚乳酸有很好的相容性,能够提高组合物的抗拉强度;酰肼型成核剂与L‑聚乳酸熔融共混后,酰肼型成核剂分子中含有的四个酰肼基团能够与聚乳酸分子中的酯键形成氢键,能够在聚乳酸内部快速形成晶核,达到提高聚乳酸组合物结晶速率和结晶度的目的。
Description
技术领域
本发明属于聚乳酸树脂技术领域,具体地,涉及一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法。
背景技术
聚乳酸是一种聚酯,而乳酸是一种自然界存在的生物单体。聚乳酸是热塑性的,可以用一般塑料的生产工艺加工,如制成薄膜、片材和纤维,是一种具有广阔应用前景的生物基可降解材料。
但聚乳酸存在耐热性差等缺点,通过各种成型方法得到的聚乳酸制品,其玻璃化转变温度只有55-65℃,难以满足实际的运用。经过结晶后,其热变形温度可以提高到100℃以上,但是聚乳酸虽然是结晶性高分子,但由于结晶速率很慢,在实际成型过程中难以充分结晶。
成核剂是一类能通过成核作用促进基体结晶的添加剂,它能通过降低聚乳酸成核时所需的表面自由能垒,提高成核密度,从而起到细化晶粒尺寸、加快结晶速率,提高制品的透明性、耐热稳定性和拉伸强度、弯曲模量等力学性能的作用。
酰肼化合物目前主要应用领域有聚烯烃抗铜剂和聚乳酸成核剂。目前市场上主流的二酰肼成核剂,包括苯基取代二酰肼和脂肪链二酰肼,其结晶能力相对较弱,为了提高聚乳酸树脂的结晶速率,本发明提供了一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法,解决了如何提高聚乳酸材料的结晶速率的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,包括以下重量百分比的原料:酰肼型成核剂2-5%,抗氧剂0.2-1.5%,抗水解剂0.1-1.5%,余量为L-聚乳酸补全至100%;
所述酰肼型成核剂的结构式如下所示:
进一步地,所述酰肼型成核剂由以下步骤制备而成:
将均苯四甲酸、过量的水合肼和丝光沸石分子筛加入到反应釜中,边搅拌边加热至99-104℃,进行酰肼化反应,将反应生成的水从反应体系中不断分离出去,直至无冷凝水流出后反应终止,减压蒸馏回收多余的水合肼,回收后加入蒸馏水溶解反应产物,过滤回收丝光沸石分子筛,将滤液蒸发浓缩得到成核剂粗品,将成核剂粗品经无水乙醇洗涤干燥后,得到酰肼型成核剂。
反应过程如下所示:
进一步地,所述均苯四甲酸和水合肼的摩尔比为1:4.2-4.5。
进一步地,所述丝光沸石分子筛的用量为均苯四甲酸质量的20-40%。
进一步地,所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010中的任意一种。
进一步地,所述抗水解剂为单体碳化亚胺或聚合型碳化亚胺中的任意一种。
进一步地,所述L-聚乳酸为市售L-聚乳酸,其左旋乳酸含量>90%。
一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物的制备方法,具体包括以下步骤:
步骤S1、将所有配方原料加入到高速混合机中,搅拌10min,得到混合物;
步骤S2、将混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒,熔融温度为180-230℃,螺杆长径比>30,熔融塑化后挤出造粒,烘干后得到聚乳酸组合物。
本发明的有益效果:
本发明以均苯四甲酸与水合肼为原料,在丝光沸石分子筛为催化剂条件下,酰肼化反应生成端基含有四个酰肼基团的酰肼型成核剂,在反应过程中,通过添加过量的水合肼并将反应生成的水从反应体系中不断分离出去,有效地促进了酰肼化反应的进行,缩短了反应时间,提高了反应收率;
酰肼型成核剂为有机小分子,与L-聚乳酸有很好的相容性,有利于聚乳酸组合物成分分布均匀,能够提高组合物的抗拉强度;酰肼型成核剂与L-聚乳酸熔融共混后,酰肼型成核剂分子中含有的四个酰肼基团能够与聚乳酸分子中的酯键形成氢键,能够在聚乳酸内部快速形成晶核,达到提高聚乳酸组合物结晶速率和结晶度的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种酰肼型成核剂,由以下步骤制备而成:
按照1:4.4的摩尔比,将均苯四甲酸和水合肼加入到反应釜中,同时加入均苯四甲酸质量30%的丝光沸石分子筛,以300r/min的转速,边搅拌边加热至103℃,进行酰肼化反应,当蒸汽进入精馏柱后,在柱顶温度为99℃条件下,将反应生成的水从反应体系中不断分离出去,直至无冷凝水流出后反应终止,减压蒸馏回收多余的水合肼,回收后加入蒸馏水溶解反应产物,并过滤回收丝光沸石分子筛,将滤液蒸发浓缩得到成核剂粗品,将成核剂粗品经无水乙醇洗涤干燥后,得到酰肼型成核剂。
实施例2-7
一种聚乳酸组合物,由以下步骤制备而成:
步骤S1、按照如下表1配方数据分别称取L-聚乳酸、酰肼型成核剂、抗氧剂1010和聚碳化二亚胺,将所有原料加入到高速混合机中,搅拌10min,得到混合物;
步骤S2、将混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒,熔融温度为200℃,螺杆长径比为35,熔融塑化后挤出造粒,烘干后得到聚乳酸组合物。
对比例1-2
一种聚乳酸组合物,由以下步骤制备而成:
步骤S1、按照如下表1配方数据分别称取L-聚乳酸、抗氧剂1010和聚碳化二亚胺,将所有原料加入到高速混合机中,搅拌10min,得到混合物;
步骤S2、将混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒,熔融温度为210℃,螺杆长径比为35,熔融塑化后挤出造粒,烘干后得到聚乳酸组合物。
表1
表1中,L-聚乳酸175*由Total Corbion生产,其D体/L体质量=1/99;L-聚乳酸175由Total Corbion生产,其D体/L体质量=4/96;抗氧剂1010由巴斯夫股份公司生产;聚碳化二亚胺为莱茵公司生产的聚碳化二亚胺抗水解剂Stabaxol P;酰肼型成核剂为实施例1制备得到的产物。
将实施例2-7和对比例1-2制得的聚乳酸组合物分别加入到喷嘴温度为220℃、温度为90℃的模具中,保压20s,制备得到标准样条。然后对标准样条进行结晶焓、热变形温度和拉伸强度测试,具体测试方法如下:
结晶焓测定:采用德国Netzsch差示扫描量热仪DSC 3500,按照GB/T 19466.3-2004《塑料差示扫描量热法》标准进行操作,降温速度设定为5℃/min,通过积分计算得到结晶焓数值,结晶焓数值越大则说明成核剂越有效,制得的聚乳酸的结晶速率和结晶度更大;
热变形温度测定:按照GB/T 1634-1979《塑料弯曲负载热变形温度(简称热变形温度)试验方法》进行测试;
拉伸强度测定:按照GB/T 1040-1992《塑料拉伸性能试验方法》进行测试;
具体测试数据详见下表2所示。
表2
由表2测试数据可知,实施例2-7制得的聚乳酸组合物的结晶焓数值远高于对比例1-2制得的聚乳酸组合物的结晶焓数值,说明通过添加本发明制得的酰肼型成核剂能够有效提高聚乳酸的结晶速率和结晶度;且实施例2-7制得的聚乳酸组合物与对比例1-2制得的聚乳酸组合物相比,能够承受更高的热变形温度,同时也具有更优异的拉伸强度。
在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,其特征在于:所述酰肼型成核剂由以下步骤制备而成:
将均苯四甲酸、水合肼和丝光沸石分子筛加入到反应釜中,边搅拌边加热至99-104℃,进行酰肼化反应,将反应生成的水从反应体系中不断分离出去,直至无冷凝水流出后反应终止,减压蒸馏回收多余的水合肼,回收后加入蒸馏水溶解反应产物,过滤回收丝光沸石分子筛,将滤液蒸发浓缩得到成核剂粗品,将成核剂粗品经无水乙醇洗涤干燥后,得到酰肼型成核剂。
3.根据权利要求2所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,其特征在于:所述均苯四甲酸和水合肼的摩尔比为1:4.2-4.5。
4.根据权利要求2所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,其特征在于:所述丝光沸石分子筛的用量为均苯四甲酸质量的20-40%。
5.根据权利要求1所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,其特征在于:所述抗水解剂为单体碳化亚胺或聚合型碳化亚胺中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物,其特征在于:所述L-聚乳酸的左旋乳酸含量>90%。
8.根据权利要求1所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤S1、将所有配方原料加入到高速混合机中,搅拌10min,得到混合物;
步骤S2、将混合物加入到双螺杆挤出机中,熔融塑化后挤出造粒,烘干后得到聚乳酸组合物。
9.根据权利要求8所述的一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物的制备方法,其特征在于,所述熔融温度为180-230℃,所述双螺杆挤出机的螺杆长径比>30。
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CN202110807940.1A Pending CN113563700A (zh) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | 一种含酰肼型成核剂的聚乳酸组合物及其制备方法 |
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CN (1) | CN113563700A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115477834A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-12-16 | 广东祥利科技有限公司 | 一种可快速结晶的无机成核剂及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102190813A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-09-21 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种成核剂及其制备方法和应用 |
CN107810228A (zh) * | 2015-06-22 | 2018-03-16 | 3M创新有限公司 | 适用于成核聚乳酸聚合物的酰肼化合物 |
CN108191704A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-22 | 重庆晶萃化工科技有限公司 | 一种合成乙酰肼的方法 |
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2021
- 2021-07-16 CN CN202110807940.1A patent/CN113563700A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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CN102190813A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-09-21 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种成核剂及其制备方法和应用 |
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Title |
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LI-SHA ZHAO ET AL.: ""Physical properties of Poly(L-lactic acid) fabricated using salicylic hydrazide derivative with tetraamide structure"", 《POLYMER-PLASTICS TECHNOLOGY AND MATERIALS》 * |
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CN115477834A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-12-16 | 广东祥利科技有限公司 | 一种可快速结晶的无机成核剂及其制备方法 |
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