一种内成核快速结晶聚乳酸树脂及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种内成核快速结晶聚乳酸树脂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，石化基塑料的应用给人类生活带来了极大的便利，但随之而来的环境污染问题如白色垃圾和微塑料等也亟待解决。可降解高分子材料是一类与普通塑料性能相近，但可在环境作用下分解为小分子的材料，在可持续性、可回收性、可生物降解性、环境友好性以及可处置性等方面的优势让其在世界范围内引起广泛的关注。

2、在所有可生物降解材料中，来源于可回收生物质资源的聚乳酸(pla)因其高透明性、突出的生物相容性和良好的力学性能而成为最有前景的生物材料之一，主要用于医疗、包装、农业和工程材料。然而，pla目前的消费和应用仍然远远落后于具有相似物理化学性质的传统热塑性塑料，主要是因为结晶速率慢，很难通过普通的熔融加工方法(如注塑成型)获得高度结晶的产品。因此，获得的低结晶度pla产品在玻璃化转变温度以上(约55～65℃)只能提供极低的抗变形能力和使用寿命期间的抗水解能力，表现出较差的耐热性和长期耐久性，这极大限制了聚乳酸的应用范围。添加成核剂被认为是改善聚乳酸结晶性能的最简单、最实用的方法之一。

3、聚乳酸成核剂分为无机和有机成核剂两大类。常用的无机成核剂有滑石粉、黏土、碳纳米管、二氧化硅等，无机成核剂价格低廉，但是与聚乳酸相容性差，少量添加时成核效果不明显，含量较高时易使聚乳酸制品发脆，抗冲击强度下降。常用的有机小分子成核剂有脂肪族酰胺化合物、酰肼-酰氯反应物、苯基磷酸及其金属盐类等，有机小分子成核剂具有相容性好、添加量少、成核效果好等优点，但此类成核剂合成工艺复杂，成本较高、高温稳定性差等缺点同样限制其使用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种内成核快速结晶聚乳酸树脂及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种内成核快速结晶聚乳酸树脂，所述内成核快速结晶聚乳酸树脂的制备成分按重量份计包括：聚l-乳酸90～99.5份；高熔点乳酸类聚合物0.5～10份；

4、其中高熔点乳酸类聚合物由多个基础单元聚合而成，所述基础单元的结构式为：所述基础单元由99～100％moll-乳酸单元和0～1％mold-乳酸单元构成。

5、优选地，所述聚l-乳酸的重均分子量为10～20万道尔顿；所述聚l-乳酸的熔点为160～175℃，聚l-乳酸的旋光纯度大于97％。

6、优选地，所述高熔点乳酸类聚合物的制备方法具体为：将l-丙交酯在催化剂和引发剂的作用下进行开环聚合，之后加入封端剂进行封端得到高熔点乳酸类聚合物。

7、优选地，所述高熔点乳酸类聚合物的重均分子量为30～60万道尔顿；所述高熔点乳酸类聚合物的熔点为180～200℃，高熔点乳酸类聚合物的旋光纯度大于99％。

8、优选地，所述内成核快速结晶聚乳酸树脂能够通过挤出注塑手段制备而成，所述制备方法具体为：将高熔点乳酸类聚合物粉碎烘干，然后与干燥的聚l-乳酸共同加入到挤出机内共混造粒获得粒料，再将获得的粒料注塑成型，即可得到快速结晶的聚乳酸树脂产品。

9、优选地，所述挤出机共混造粒的温度为160～180℃，螺杆转速为150～350转/分钟；所述注塑成型的模具温度为90～120℃。

10、优选地，所述内成核快速结晶聚乳酸树脂能够通过密炼手段制备而成，所述制备方法具体为：将高熔点乳酸类聚合物粉碎烘干，然后与干燥的聚l-乳酸加入到密炼机内共混，即可得到快速结晶的聚乳酸树脂产品。

11、优选地，所述密炼机的温度为170～180℃；所述密炼机的转速为40～200转/分钟；所述密炼时长为5～10分钟。

12、优选地，所述高熔点乳酸类聚合物粉碎后粒径小于250μm；所述聚l-乳酸和高熔点乳酸类聚合物在混合前干燥的含水量低于250ppm。

13、优选地，所述的内成核快速结晶聚乳酸树脂或由所述挤出注塑方法制备的内成核快速结晶聚乳酸树脂或由所述密炼方法制备的内成核快速结晶聚乳酸树脂能够应用于工业化聚乳酸树脂原料的生产。

14、本发明的有益效果：

15、1、本发明所使用的高熔点类乳酸聚合物成核剂制备过程与聚l-乳酸的生产过程类似，无需额外增加产线，适用于大规模工业化生产。

16、2、本发明使用的高熔点类乳酸聚合物成核剂与聚l-乳酸的相容性较好，且具有可再生性、可生物降解性，不会损坏聚乳酸本身的特性。

17、3、本发明的方法能够大幅提高聚乳酸的结晶速率，改善聚乳酸的结晶性能，且加工性能、机械性能和耐热性能得到了提升。

技术特征：

1.一种内成核快速结晶聚乳酸树脂，其特征在于，所述内成核快速结晶聚乳酸树脂的制备成分按重量份计包括：聚l-乳酸90～99.5份；高熔点乳酸类聚合物0.5～10份；

2.一种内成核快速结晶聚乳酸树脂，其特征在于：所述聚l-乳酸的重均分子量为10～20万道尔顿；所述聚l-乳酸的熔点为160～175℃，聚l-乳酸的旋光纯度大于97％。

3.一种内成核快速结晶聚乳酸树脂，其特征在于：所述高熔点乳酸类聚合物的制备方法如下：

4.一种内成核快速结晶聚乳酸树脂，其特征在于：所述高熔点乳酸类聚合物的重均分子量为30～60万道尔顿；所述高熔点乳酸类聚合物的熔点为180～200℃，高熔点乳酸类聚合物的旋光纯度大于99％。

5.一种如权利要求1～4所述内成核快速结晶聚乳酸树脂，其特征在于：所述内成核快速结晶聚乳酸树脂能够通过挤出注塑手段制备而成，所述制备方法具体为：将高熔点乳酸类聚合物粉碎烘干，然后与干燥的聚l-乳酸共同加入到挤出机内共混造粒获得粒料，再将获得的粒料注塑成型，即可得到快速结晶的聚乳酸树脂产品。

6.一种如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机共混造粒的温度为160～180℃，螺杆转速为150～350转/分钟；所述注塑成型的模具温度为90～120℃。

7.一种如权利要求1～4所述内成核快速结晶聚乳酸树脂，其特征在于：所述内成核快速结晶聚乳酸树脂能够通过密炼手段制备而成，所述制备方法具体为：将高熔点乳酸类聚合物粉碎烘干，然后与干燥的聚l-乳酸加入到密炼机内共混，即可得到快速结晶的聚乳酸树脂产品。

8.一种如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述密炼机的温度为170～180℃；所述密炼机的转速为40～200转/分钟；所述密炼时长为5～10分钟。

9.一种如权利要求5所述的注塑方法或如权利要求7所述的密炼方法，其特征在于，所述高熔点乳酸类聚合物粉碎后粒径小于250μm；所述聚l-乳酸和高熔点乳酸类聚合物在混合前干燥的含水量低于250ppm。

10.一种如权利要求1～4所述的内成核快速结晶聚乳酸树脂或权利要求5～6所述挤出注塑方法制备的内成核快速结晶聚乳酸树脂或者权利要求7～8所述密炼方法制备的内成核快速结晶聚乳酸树脂能够应用于工业化聚乳酸树脂原料的生产。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种内成核快速结晶聚乳酸树脂及其制备方法；所述内成核快速结晶聚乳酸树脂的制备成分按重量份计包括：聚L‑乳酸90～99.5份；高熔点乳酸类聚合物0.5～10份；所述高熔点乳酸类聚合物由多个基础单元聚合而成，其中基础单元的结构式为：所述基础单元由99～100％molL‑乳酸单元和0～1％molD‑乳酸单元构成；所述的内成核快速结晶聚乳酸树脂能够采用挤出注塑手段或密炼手段制备而成。本发明使用的高熔点类乳酸聚合物成核剂与聚L‑乳酸的相容性较好，且具有可再生性、可生物降解性，不会损坏聚乳酸本身的特性。

技术研发人员：刘鑫,杨涛,余莉花
受保护的技术使用者：普立思生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15