本发明涉及一种具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
聚乳酸不仅可以缓解环璄危机，减少二氧化碳的排放，而且由于它具有普通塑料所不具备的可降解性，能够彻底解决大量废弃的不可降解塑料堆积造成的“白色污染”。在应用领域，聚乳酸已经成功的市场化，也具有很大的应用空间。
然而，纯聚乳酸的耐热温度只有60℃上下，对于那些在对温度要求稍高的行业如餐饮业，包装业，都无法使用纯聚乳酸产品。因此，需要对聚乳酸的耐热性能进行改性，扩大其应用范围。目前已知的聚乳酸耐热改性方法有以下几种：
复合法：将溶液处理过的植物纤维与聚乳酸经压合法复合，得到二者的复合材料。
结晶法：在聚乳酸中加入适量的成核剂，通过增加聚乳酸的结晶度的方法提高耐热性能。
共混法：将聚乳酸与具有耐热性能的其它高分子材料共混，利用其它高分子材料的高耐热性提高聚乳酸的耐热温度。
虽然，以上方法均可以一定程度的提高聚乳酸的耐热性能，但是也有各自难以克服的缺点。如复合法只能适用于热压成型的方法加工，不能采用高速注塑成型，生产效率较差；结晶法则比较依赖于成核剂的效率，而且成型周期较长，结晶速度过慢，不利于大规模生产；共混法对耐热温度的提升幅度有限，主要是由于共混物中的聚乳酸组分依然是不耐热的。尽管如此，对于提高聚乳酸结晶度的方法仍然最有发展潜力，因为，这种方法能够适用于注塑加工，也就为大规模的产业生产奠定了基础，值得我们去进一步研究改进。
如中国专利(授权公告号：CN101544813B)公开了一种快速结晶聚乳酸复合材料，该复合材料的组成和质量百分比含量为：
半结晶型聚L-乳酸：59％～98％；有机改性天然矿物：1％～40％；有机结晶促进剂：0.5％～20％；热稳定剂：0.1％～1.0％；润滑剂：0.05％～1.0％；抗氧剂：0.2％～1.5％。虽然，其能够实现较好的耐热性和快速结晶能力，然而，其结晶时间仍存在过长的缺陷，需要在15分钟左右，大大的降低了加工效率问题。
技术实现要素：
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物，解决的问题是如何实现快速结晶的同时兼具高强度性能。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物，其特征在于，该聚乳酸组合物包括以下重量份的成分：
聚L-乳酸：80～99；无机填料：0.1～5.0；增韧改性剂：1.0～25；
所述增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成。
本发明具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物，通过加入具有核壳结构的弹性体，并以聚二酸二醇酯作为核层能够提供基体树脂较好的韧性，使保持材料的整体强度性能，还能够使材料在100℃的高温条件下还具有较好的抗拉强度和断裂伸长率的作用；而以聚D-乳酸为壳层，则又能够使具有核壳结构的弹性体与基体材料中的聚L-乳酸之间具有较好的相容性，强化增韧效果，具有较好的耐热性能和强度性能。同时，聚D-乳酸还能够与聚L-乳酸基体树脂之间形成立构结晶作用，能够起到成核点而引发聚L-乳酸基体树脂快速结晶的能力。也就是说，相当于在较短的时间内进行冷却结晶，就能够使材料具有较高的强度性能，提高改性树脂的整体加工效率；也实现了无需外加成核剂也能够达到快速结晶的能力，实现在较短时间内冷却就实现具有快速结晶能力的同时兼具高强度的效果。
在上述具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述聚二酸二醇酯为交联结构。使增韧改性剂即具有核壳结构的弹性体本身具有交联结构，更进一步的提高整体的增韧性能来提高材料的性能和高温强度性能；同时，通过采用交联结构还能够使增韧改性剂与基体原料之间具有更好的相容性，使不会对材料的整体强度性能造成太大的影响，能够保持较好的强度性能。
在上述具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述聚二酸二醇酯为聚已二酸已二醇酯、聚辛二酸辛醇酯和癸二酸癸二醇酯中的一种或几种。能够与基体树脂之间形成较好的相容性，使在提高结晶速度的同时仍能够保持在较高的强度性能。作为进一步的优选，所述聚二酸二醇酯的数均分子量为3000～5000；所述聚D-乳酸的数均分子量为3000～5000。
在上述具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述具有核壳结构的弹性体中二酸二醇酯与聚D-乳酸的质量比为1：1.0～1.3。目的是为了使材料整体具有快速结晶能力的同时又具有较高的强度性能。
在上述具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述聚L-乳酸的熔点≥175℃。聚L-乳酸的熔点与其旋光异构体的含量有直接关系，异构体含量越低，聚乳酸的分子链规整度越高，聚乳酸的熔点也越高。因此，使聚L-乳酸的熔点和旋光异构体能够使具有较好的结晶速度和结晶度，提高材料的强度性能的作用。更进一步的，最好所述聚L-乳酸的旋光异构体含量≤1％。更进一步的优选，所述聚L-乳酸的熔点为176℃～180℃。
在上述具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述无机填料选自滑石粉或硅酸钙。滑石粉或硅酸钙具有辅助成核以及增韧的作用。作为进一步优选，所述无机填料的目数为2000～4000。既能够起到较好的增韧作用，又能够使填料更好的分散在基体树脂中，使有利于造粒成型，加工方便的优点。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本具有快速结晶能力的聚乳酸树脂组合物，通过采用具有核壳结构的弹性体作为增韧改性剂，使壳层中的聚D-乳酸能够与聚L-乳酸之间形成立构结晶的作用，使实现快速结晶的作用，使聚乳酸组合物实现兼具高强度和高耐热性的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
将数均分子量约为3000的聚癸二酸癸二醇酯与三苯基甲烷三异氰酸酯按照质量比98：2的原料配比，加入反应釜中并控制温度在140℃的条件下进行反应30分钟，然后，将数均分子量约为5000的聚D-乳酸与异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)按照质量比为99：1的原料配比再加入反应釜中并升温至并控制温度为170℃继续反应30分钟，其中，原料中聚癸二酸癸二醇酯与聚D-乳酸质量比为1：1，反应结束后，将得到的中间反应物放入挤出机中进行挤出造粒得到相应的增韧改性剂T1。
实施例2
将数均分子量约5000的聚己二酸己二醇酯与三苯基甲烷三异氰酸酯按照质量比98：2的原料配比投入到反应釜中升控制温度为140℃的条件下进行反应30分钟，然后，再将数均分子量约3000的聚D-乳酸与异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)按质量比为99：1的原料配比再加入到反应釜中，并升温到170℃保持温度继续反应30分钟，其中，聚已二酸二醇酯与聚D-乳酸质量比为1：1.3，反应结束后，将得到的中间反应物放入挤出机中进行挤出造粒得到相应的增韧改性剂T2。
实施例3
将数均分子量约为4000的聚辛二酸辛二醇酯与三苯基甲烷三异氰酸酯按照质量比98：2的原料配比投入到反应釜中，升温并控制温度在140℃的条件下进行反应30分钟，然后，将数均分子量约为4000的聚D-乳酸与异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)按照质量比99：1的原料配比再投入反应釜中，再升温至170℃并保持温度继续反应30分钟，其中，原料聚辛二酸辛二醇酯与聚D-乳酸的质量比为1：1.2，反应结束后将反应物投入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到相应的增韧改性剂T3。
实施例4
将数均分子量约为3500的交联结构的聚辛二酸辛二醇酯与三苯基甲烷三异氰酸酯按照质量比98：2的原料配比投入到反应釜中，升温并控制温度在140℃的条件下进行反应30分钟，然后，将数均分子量约为4500的聚D-乳酸与异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)按照质量比98：1的原料配比再投入反应釜中，再升温至170℃并保持温度继续反应30分钟，其中，原料聚辛二酸辛二醇酯与聚D-乳酸的质量比为1：1.1，反应结束后将反应物投入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到相应的增韧改性剂T4。
实施例5
将数均分子量约4500的交联结构的聚己二酸己二醇酯与三苯基甲烷三异氰酸酯按照质量比99：2的原料配比投入到反应釜中升控制温度为140℃的条件下进行反应30分钟，然后，再将数均分子量约3500的聚D-乳酸与异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)按质量比为98：1的原料配比再加入到反应釜中，并升温到170℃保持温度继续反应30分钟，其中，聚已二酸二醇酯与聚D-乳酸质量比为1：1.2，反应结束后，将得到的中间反应物放入挤出机中进行挤出造粒得到相应的增韧改性剂T5。
实施例6
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：99；滑石粉：0.1；增韧改性剂：1，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例2得到的相应增韧改性剂T2；同时，选用聚L-乳酸的熔点为179℃，滑石粉的目数为5000目。
具体可以采用以下方法制备得到相应产品：
按照各原料的重量份配比选取原料，将聚L-乳酸、滑石粉和增韧改性剂T2加入双螺杆挤出机中，并控制温度在220℃进行熔融共混、造粒，得到相应的产品。进一步的，将产物加入注塑机中进行注塑成型，注塑温度为210℃，得到相应的成型产品，如拉伸条样品，用于测试力学性能。
实施例7
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：90；硅酸钙：5.0；增韧改性剂：5，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例3得到的相应增韧改性剂T3；同时，选用聚L-乳酸的熔点为177℃，硅酸钙的目数为3000目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例8
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：85；滑石粉：2.0；增韧改性剂：15，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例1得到的相应增韧改性剂T1；同时，选用聚L-乳酸的熔点为176℃，滑石粉的目数为4000目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例9
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：95；滑石粉：3.0；硅酸钙：1.0；增韧改性剂：10，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例4得到的相应增韧改性剂T4；同时，选用聚L-乳酸的熔点为180℃，硅酸钙的目数为4000目，滑石粉的目数为3000目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例10
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：85；滑石粉：2.0；增韧改性剂：22，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例5得到的相应增韧改性剂T5；同时，选用聚L-乳酸的熔点为177℃，滑石粉的目数为3500目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例11
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：87；滑石粉：1.5；增韧改性剂：14，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例3得到的相应增韧改性剂T3；同时，选用聚L-乳酸的熔点为177℃，滑石粉的目数为4500目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例12
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：80；滑石粉：2.0；增韧改性剂：20，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例1得到的相应增韧改性剂T1和实施例6得到的相应增韧改性剂T6的混合物，且增韧改性剂T1与增韧改性剂T6的质量比为1：1.5；同时，选用聚L-乳酸的熔点为176℃，聚L-乳酸的旋光异构体含量≤1％，滑石粉的目数为4000目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例13
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：92；滑石粉：2.5；增韧改性剂：14，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例3得到的相应增韧改性剂T3和实施例4得到的相应增韧改性剂T4的混合物，且增韧改性剂T3与增韧改性剂T4的质量比为1：1.2；同时，选用聚L-乳酸的熔点为178℃，聚L-乳酸的旋光异构体含量≤1％，滑石粉的目数为3500目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
实施例14
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：88；滑石粉：1.5；增韧改性剂：20，其中，增韧改性剂为具有核壳结构的弹性体，且核层为聚二酸二醇酯组成；壳层为聚D-乳酸组成，更具体的增韧改性剂采用实施例2得到的相应增韧改性剂T2和实施例4得到的相应增韧改性剂T4的混合物，且增韧改性剂T2与增韧改性剂T4的质量比为1：1.1；同时，选用聚L-乳酸的熔点为117℃，聚L-乳酸的旋光异构体含量≤1％，滑石粉的目数为4000目。
本实施例的具有快速结晶能力的聚乳酸组合物的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述。
比较例1
本比较例中直接采用聚乳酸树脂和无机填料混合而成的组合物制备成相应的注塑成型产品。
本比较例中的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚乳酸树脂：80；滑石粉：20，其中，聚乳酸树脂的熔点为176℃，滑石粉的目数为3000目。
其具体的制备方法如下：
按照上述各原料的配比称取相应的原料，将聚乳酸树脂和滑石粉投入到双螺杆挤出机中熔融共混，螺杆各段温度设定分别为：160℃，170℃，180℃，190℃，180℃，造粒后于注塑机中注塑成型，注塑温度为200℃。
比较例2
本比较例中直接采用普通的增韧剂已二酸已二酯代替本发明的增韧改性剂进行具体说明
本比较例中的聚乳酸组合物包括以下成分的重量份：
聚L-乳酸：80；滑石粉：1.5；增韧剂已二酸已二酯：14，其中，选用聚L-乳酸的熔点为177℃，滑石粉的目数为4500目。
本比较例的具体制备方法同实施例6一致，这里不再赘述
选取上述实施例得到的相应注塑成型的产品进行力学性能的测试，具体测试结果如下表1所示。
表1：
由以上表1中的测试结果可以看出，本发明制备的复合材料能够具有较好的耐热性能，结晶速度快，基本上在40秒左右的快速冷却下结晶，其在100℃的外界温度下,样品仍具有较高的拉伸强度和断裂伸长率等力学指标，具有较强的应用价值，实现了快速结晶能力的同时兼具有了较好的强度性能，具有很好的市场应用价值。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。