[发明专利]一种有机成核剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种有机成核剂及其制备和应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性的聚合物，其来源于可再生资源农作物（如玉米），最突出的优点是生物可降解性，其使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。聚乳酸具有良好的力学性质、热塑性、成纤性、透明度高，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，被产业界定为新世纪最有发展前途的新型材料。

但是作为工程塑料，聚乳酸存在结晶速率慢，成型制品的收缩率大、质脆等缺点。为此，国内外对如何提高聚乳酸的结晶速率、降低其玻璃化转变温度、如何提高其韧性等方面进行了较广泛的研究。其中，添加结晶成核助剂提高聚合物结晶速度是一种在聚合物改性加工中常用的方法。结晶成核剂可分为有机、无机两大类。常用的有机成核剂有含有苯环的碱金属盐类和长碳链脂肪羧酸金属盐，研究发现这类的金属盐会引起聚酯的降解，从而降低其力学性能、热稳定性能等。无机成核剂主要有蒙脱土、TiO2、CaO、MgO、BaSO4、SiO2、Al2O3等，这类成核剂的优点是可以达到纳米级粒径尺寸，但在使用中存在团聚问题，难以在聚合物中保持纳米尺度的均匀分散。

专利CN1366004利用双螺杆挤出机将成核剂与聚酯材料共混加工，改善了成核剂分散问题且提高了聚酯结晶速度，但是对于生物降解材料来说，加工中热降解剧烈，提高结晶速度的同时也降低了分子量。

专利申请号201080032592.5，制备了聚乳酸立构复合物并声明了其可作为成核剂使用，但该立构复合物在合成过程中混入了传统的有机系和无机系成核剂，因此在作为成核剂使用时很难证明其成核效果不是来源于这些添加的传统成核剂。并且，聚乳酸立构复合物含有较多的端基基团，在与聚乳酸树脂熔融混炼时将会造成自身和基体树脂的热降解，若降解剧烈，将严重影响制品的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种有机成核剂及其制备和应用。本发明的成核剂与聚乳酸及其组合物树脂具有良好的相容性，能够克服传统成核剂在聚合物中团聚和分散不均匀的弊病，有效的提高聚乳酸及其组合物树脂的结晶性能。

本发明首先公开了一种有机成核剂，该有机成核剂包括如下重量份的组分：

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结构通式如下：PLA-R1-PLA；其中R1为聚多元醇，PLA为聚乳酸。

进一步的，所述有机成核剂包括如下重量份的组分：

聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物        1～100重量份

聚乳酸                           1～50重量份

其中，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物的结构通式如下：PLA-R1-PLA；其中R1为聚多元醇，PLA为聚乳酸。

较优的，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为50～99%，余量为聚多元醇嵌段。优选的，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为50～90%，余量为聚多元醇嵌段。

较优的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于10mgKOH/g。更优的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于1mgKOH/g。最优的，所述聚乳酸-多元醇嵌段共聚物的酸值低于0.05mgKOH/g。

较优的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇的单体为饱和脂肪族聚酯多元醇、不饱和脂肪族聚酯多元醇或芳香族聚酯多元醇。

更优的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇选自聚乙二醇、聚环氧丙烷多元醇、聚环氧丁烷多元醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇，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种或多种的嵌段共聚物。

最优的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值为500～20000。优选的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚多元醇Mn值为500～10000。

较优的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸为聚L-乳酸、聚D-乳酸或聚L-乳酸和聚D-乳酸的嵌段共聚物。

较优的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值为700～10000。

更优的，所述聚乳酸-聚多元醇嵌段共聚物中的聚乳酸的Mn值为700～5000。