[发明专利]用于聚乳酸的大分子成核剂及其应用方法

说明书

本发明涉及一种用于聚乳酸的大分子成核剂及应用方法。本发明的大分子成核剂为聚乙烯醇缩醛，将聚乙烯醇缩醛采用原位聚合或加工过程中添加的方式，与聚乳酸共混，调控其成核性能。该大分子成核剂无毒、无嗅、无腐蚀性、易分散。聚乙烯醇缩醛作为大分子成核剂，可以使聚乳酸的峰值结晶温度明显升高，结晶度和结晶速度显著提高，明显降低结晶周期，较明显地提高树脂的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种用于聚乳酸的大分子成核剂及其应用方法，具体说，涉及一种用于聚乳酸的聚乙烯醇缩醛类大分子成核剂及其应用方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)具有优良的生物相容性、生物降解性、无毒性，目前已实现产业化，并广泛应用于包装材料领域和生物医药领域。聚乳酸依据其旋光性有聚右旋乳酸(PDLA)和聚左旋乳酸(PLLA)之分。PDLA为结晶性材料，PLLA为半结晶性材料。生物发酵得到的乳酸中左旋乳酸大约占95％，右旋乳酸约占5％，由此聚合得到的聚乳酸存在着结晶速率较慢，加工成型周期较长，制品耐热性及机械性能差等问题，使聚乳酸的应用范围受到限制。因此需要对聚乳酸进行改性。

常见的聚乳酸的改性方法有共混改性和成核改性。一般与聚乳酸共混的生物降解聚酯有(聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸乙二醇酯(PES)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)等。共混改性能有效提高聚乳酸的柔韧性，但是往往会使聚乳酸失去透明性以及固有的特性。添加成核剂是提高聚乳酸性能的另一种有效方法，成核剂用量少，对材料的化学结构、生物降解性能无影响，可很好的保持聚乳酸的固有特性。

聚乳酸的成核剂主要包括有无机成核剂、有机成核剂两大类。

聚乳酸的无机成核剂主要包括滑石粉、碳纳米管、低聚倍半硅氧烷等。NawadonPetchwattana等[PolymerBulletin，2014，71(8)：1947-1959.]研究发现：滑石粉(粒径为1微米)含量为1％时，聚乳酸的半结晶时间缩短了约87％；滑石粉含量为10％时，聚乳酸热变形温度从58℃升到最大值139℃。滑石粉可以明显提高聚乳酸的结晶速率及其耐热性。A.Shakoor等[Polymer Engineering&Science，2014，54(1)：64-70.]将滑石粉作为聚乳酸的成核剂和增强填料，研究发现滑石粉含量为20％时，聚乳酸的结晶度从2％提高到25％，杨氏模量也有大幅度提高。

Courgneau C等[Polymer Engineering&Science，2012，53(5)：1085-1098.]通过熔融共混的方法制备了PDLLA(其中PLLA约占92％)/滑石粉/PEG共混材料，当滑石粉含量为1％，PEG的含量为20％时，PDLLA结晶速率提高了28％。

Guo-Xiang Zou等[Journal of Applied Polymer Science，2014，132(5).]发现邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)对PLA结晶温度和结晶度的提高程度大于滑石粉，BBP的结晶效率要高于滑石粉。

王劭好等[复合材料学报，2012，29(6)：50-54.]采用溶液共混法制备碳纳米管(CNTs)/聚乳酸复合膜，2％的酸化CNTs的加入使聚乳酸球晶尺寸细化。1％的酸化CNTs使复合材料的体积电阻率下降到最低，下降7个数量级。

张凯等[化工新型材料，2010，38(1)：75-78.]通过溶液及熔融两步共混方法制备了聚乳酸和低聚倍半硅氧烷(EVOS)共混物。当EVOS的含量为5％时，复合材料的拉伸强度比纯聚乳酸增加26.2％，达到最大值。此外，随着EVOS含量增加，球晶尺寸明显增加。

聚乳酸的小分子有机成核剂，通常包括N，N’-乙撑双硬脂酰胺(EBS)，金属盐类(硫酸盐，芳基磷酸盐，有机磺酸盐)，酰胺类化合物等。