專利名稱：一種聚乳酸成核劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚乳酸成核劑的制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)最早是在1932年杜邦公司Carothers在真空條件下加熱乳酸時(shí)得到了低分子量的聚乳酸。到了上世紀(jì)七十年代，研究者開始合成高分子量并具有旋光性的PLA。優(yōu)異的生物兼容性和生物分解性使PLA的研制與開發(fā)受到越來越多的重視，到1987年，Cargill公司和Dow chemical公司在PLA開發(fā)方面有了突破性的發(fā)展,他們采用玉米為原料，實(shí)現(xiàn)了乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)，并于2001年成立NatureWorks，實(shí)現(xiàn)了 PLA的產(chǎn)業(yè)化。PLA材料強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、易于成型、尤其是具有良好的生物降解性能，是一種環(huán)境友好性的材料，在一次性用品、包裝材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是PLA材料也存在不足，如結(jié)晶速率慢、耐熱性能低、脆性大。為了改善它的不足，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，研究者進(jìn)行了大量的研究工作，加入增韌劑或增塑劑改善其韌性，取得了良好的效果，通過加入成核劑加快其結(jié)晶速率，提高結(jié)晶度，改善耐熱性能。但到目前為止，PLA材料低的結(jié)晶速率與耐熱性依然沒有得到有效改善，極大地妨礙了它的推廣應(yīng)用。由于PLA材料的結(jié)晶速率低，其注射制品需要經(jīng)過模內(nèi)結(jié)晶過程才能達(dá)到性能要求，而這種技術(shù)工藝生產(chǎn)效率低，且能源消耗大，使得生產(chǎn)制品的成本提高；由于PLA材料的耐熱性差，限制了它在一次性制品領(lǐng)域的應(yīng)用，如水杯、一次性餐具等需要耐熱的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種工藝過程簡單、易于控制的聚乳酸成核劑的制備方法。本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種聚乳酸成核劑的制備方法，包括以下步驟: ( I)在室溫下，把海泡石在攪拌的條件下投入到酸性液體中，海泡石與酸液的重量比例為1:0.5-20，攪拌混合10-60分鐘后，過濾；(2)經(jīng)過氫氧化鈉水溶液反復(fù)洗滌3-9次，干燥后得到海泡石；(3)把得到的海泡石放入高速混合機(jī)，加入二異氰酸酯，在溫度為80-150°C條件下進(jìn)行固相反應(yīng)，混合速度10-800轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為3-60分鐘，之后進(jìn)行冷卻，冷卻到50-75 0C ；(4)再加入重量比為0.3-5.0%的馬來酰亞胺，進(jìn)行高速混合3-30分鐘，混合速度為500-1800轉(zhuǎn)/分鐘，停機(jī)冷卻，得到的產(chǎn)物就是聚乳酸成核劑。上述步驟(I)中的酸性液體為硫酸、磷酸、鹽酸。上述步驟(I)中海泡石的粒徑為0.01-30 μ m，酸液的濃度為3_95%。上述步驟(2)中氫氧化鈉的濃度為0.5-30%ο
上述步驟(3)中海泡石與二異氰酸酯的重量比為10:0.1-1。上述步驟(3)中的二異氰酸酯是:1，6-六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯。上述步驟(4)中使用的馬來酰亞胺為N，N’ _4，4’ -二苯甲烷雙馬來酰亞胺、N, N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、N-環(huán)己基馬來酰亞胺。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明工藝過程簡單、易于控制，基礎(chǔ)原料來源豐富，該成核劑在聚乳酸中添加量為0.1-1.5%，能顯著提高結(jié)晶速率，增加制品的結(jié)晶度，提高制品的耐熱性能。在采用注射成型時(shí)，不需要模內(nèi)結(jié)晶過程，縮短了制品的成型周期，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)由于結(jié)晶度提高(可以達(dá)到55%)，極大改善了 PLA制品的耐溫性能，制品可以在125°C條件下使用而不發(fā)生變形。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一 步的說明。實(shí)施例1:在室溫下，把粒徑為0.01-5 μ m的海泡石，在攪拌的條件下投入到濃度為3%的硫酸液體(酸液)中，海泡石與酸液的重量比例為1:20,攪拌混合10分鐘后，過濾,經(jīng)過氫氧化鈉水溶液洗滌3次，氫氧化鈉水溶液的濃度為0.5%，干燥后得到高純度、高活性的海泡石。把高活性的海泡石放入高速混合機(jī)，加入1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI )，海泡石與1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)的重量比為10:0.1，在溫度為80°C條件下進(jìn)行固相反應(yīng)，混合速度為10轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為60分鐘，之后對(duì)體系進(jìn)行冷卻，冷卻到溫度為50°C，再加入重量比為0.3%的N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺(BMI )，高速混合3分鐘，混合速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，停機(jī)冷卻，得到的產(chǎn)物就是聚乳酸的一種高效成核劑。實(shí)施例2:在室溫下，把粒徑為25-30 μ m的海泡石，在攪拌的條件下投入到濃度為95%的磷酸酸性液體(酸液)中，海泡石與酸液的重量比例為1:0.5，攪拌混合60分鐘后，過濾，經(jīng)過氫氧化鈉水溶液反復(fù)洗滌9次,氫氧化鈉水溶液的濃度為30%，干燥后得到高純度、高活性的海泡石。把高活性的海泡石放入高速混合機(jī)，加入二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI )，海泡石與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)重量比為10:1，在溫度為150°C條件下進(jìn)行固相反應(yīng)，混合速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為3分鐘，之后對(duì)體系進(jìn)行冷卻，冷卻到溫度為75°C，再加入重量比為5.0%的N-環(huán)己基馬來酰亞胺，進(jìn)行高速混合30分鐘，混合速度為1800轉(zhuǎn)/分鐘，停機(jī)冷卻，得到的產(chǎn)物就是聚乳酸的一種高效成核劑。實(shí)施例3:在室溫下，把粒徑為5-10 μ m的海泡石，在攪拌的條件下投入到濃度為15%的鹽酸酸性液體(酸液)中，海泡石與酸液的重量比例為1:10，攪拌混合30分鐘后，過濾，經(jīng)過氫氧化鈉水溶液反復(fù)洗滌6次，氫氧化鈉水溶液的濃度為10%，干燥后得到高純度、高活性的海泡石。把高活性的海泡石放入高速混合機(jī)，加入二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，海泡石與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)重量比為10:0.5，在溫度為150°C條件下進(jìn)行固相反應(yīng)，混合速度為200轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為20分鐘,之后對(duì)體系進(jìn)行冷卻,冷卻到溫度為65°C,再加入重量比為5.0%的N-環(huán)己基馬來酰亞胺，進(jìn)行高速混合10分鐘，混合速度為900轉(zhuǎn)/分鐘，停機(jī)冷卻，得到的產(chǎn)物就是聚乳酸的一種高效成核劑。實(shí)施例4:取聚乳酸(PLA)500g、本發(fā)明實(shí)例I制備的高效成核劑25g，初步固相混合后，再通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混合造粒，干燥后，采用注射成型法成型一次性使用的勺子。勺子可以在95°C的開水中浸泡而不發(fā)生變形，可以在烘箱中125°C的環(huán)境下保持制品的形狀而不發(fā)生變形。實(shí)施例5:取聚乳酸(PLA)5000g、本發(fā)明實(shí)例2制備的高效成核劑300g，初步固相混合后，再通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混合造粒，干燥后，在片材成型機(jī)上生產(chǎn)厚度為0.2mm的片材，再采用吸塑成型一次性水杯。 水杯可以裝入95°C的開水中而不發(fā)生變形，也可以在烘箱中125°C的環(huán)境下保持完整的形狀而不發(fā)生變形。
權(quán)利要求
1.一種聚乳酸成核劑的制備方法，包括以下步驟: (1)在室溫下，把海泡石在攪拌的條件下投入到酸性液體中，海泡石與酸液的重量比例為1:0.5-20，攪拌混合10-60分鐘后，過濾； (2)經(jīng)過氫氧化鈉水溶液反復(fù)洗滌3-9次，干燥后得到海泡石； (3)把得到的海泡石放入高速混合機(jī)，加入二異氰酸酯，在溫度為80-150°C條件下進(jìn)行固相反應(yīng)，混合速度10-800轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為3-60分鐘，之后進(jìn)行冷卻，冷卻到50-75°C ； (4)再加入重量比為0.3-5.0%的馬來酰亞胺，進(jìn)行高速混合3-30分鐘，混合速度為500-1800轉(zhuǎn)/分鐘，停機(jī)冷卻，得到的產(chǎn)物就是聚乳酸成核劑。
2.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸成核劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的酸性液體為硫酸、磷酸、鹽酸。
3.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸成核劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中海泡石的粒徑為0.01-30 μ m,酸液的濃度為3-95%。
4.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸成核劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中氫氧化鈉的濃度為0.5-30%。
5.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸成核劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中海泡石與二異氰酸酯的重量比為10:0.1-1。
6.如權(quán)利要求1所述的 聚乳酸成核劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的二異氰酸酯是:1，6-六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯。
7.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸成核劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中使用的馬來酰亞胺為N，N’ -4，4’ - 二苯甲烷雙馬來酰亞胺、N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、N-環(huán)己基馬來酰亞胺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚乳酸成核劑的制備方法，包括以下步驟首先在室溫下，把海泡石與酸性液體攪拌混合后，經(jīng)過氫氧化鈉水溶液反復(fù)洗滌，干燥后得到高純度、高活性的海泡石，把高活性的海泡石放入高速混合機(jī)，加入二異氰酸酯，在溫度為80-150℃條件下進(jìn)行固相反應(yīng)，再加入馬來酰亞胺，在溫度為50-75℃條件下進(jìn)行高速混合，最后停機(jī)冷卻，得到的產(chǎn)物就是聚乳酸的一種高效成核劑。本發(fā)明在聚乳酸中添加量為0.1-1.5%，能顯著提高結(jié)晶速率，增加制品的結(jié)晶度，提高制品的耐熱性能。在采用注射成型時(shí)，不需要模內(nèi)結(jié)晶過程，縮短了制品的成型周期，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C08K9/04GK103146163SQ20131011430
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者戴文利, 陳枝晴 申請(qǐng)人:湘潭波源新材料有限公司