本發(fā)明涉及聚乳酸，具體為一種高耐熱性聚乳酸的制備工藝。

背景技術(shù)：

1、聚乳酸是一種新興綠色可循環(huán)材料，由于其優(yōu)異的可生物降解性、生物相容性和高強度、高模量的力學(xué)性能引起了許多學(xué)者的關(guān)注，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料，但是聚乳酸因其固有的結(jié)構(gòu)，也存在一些缺陷，由于其結(jié)晶速率很慢且結(jié)晶度低，使得聚乳酸成型加工時有周期較長、尺寸穩(wěn)定性較差等缺點。因此其在無拉伸的注塑領(lǐng)域和薄膜生產(chǎn)領(lǐng)域受到諸多限制，且由于聚乳酸結(jié)晶度低，使得其耐熱溫度只有60℃，高溫剪切時易發(fā)生熱降解導(dǎo)致分子鏈斷裂等限制了聚乳酸的應(yīng)用，因此提高聚乳酸的耐熱性對于拓寬聚乳酸的應(yīng)用范圍十分重要。

2、目前針對聚乳酸耐熱性改性的專利中主要以添加成核劑、填充等方法來提高耐熱性，現(xiàn)有的成核劑主要分為兩大類，分別是無機成核劑和有機成核劑，主要包括蒙脫土、滑石粉、二氧化鈦等，這類成核劑與聚乳酸相容性差，在聚合物中存在團(tuán)聚和分散不均勻的問題，而當(dāng)添加量高時則會影響到聚乳酸材料的透明性和機械性能；中國專利cn101423625b采用具有還原作用的磷化合物金屬鹽作為聚乳酸樹脂快速結(jié)晶的成核劑，該結(jié)晶成核劑在促進(jìn)結(jié)晶的生長、細(xì)化晶體尺寸的同時，具有較強的抗氧化、耐熱性、抗水解性，但是存在不可降解，對環(huán)境有害的問題。

3、中國專利cn101602884b公開了一種聚乳酸與淀粉共混、成核劑改善結(jié)晶性的提高聚乳酸耐熱性的方法，它解決了現(xiàn)有制備聚乳酸交聯(lián)材料的方法和聚合物交聯(lián)材料中存在的制品的生物可降解性差、成本較高和力學(xué)性能較差等技術(shù)問題，但是該方法制得的聚乳酸耐熱性一般，透明性不佳；中國專利cn101157793b公開了一種耐熱型聚乳酸共混物及其制備方法，解決了現(xiàn)有的耐熱型聚乳酸共混物耐熱性能差、力學(xué)性能弱等問題，但是該項技術(shù)共混后的聚乳酸為無定型聚乳酸，因此耐熱性能提高有限；本發(fā)明在此基礎(chǔ)上利用接枝長鏈烷烴改性后的微晶纖維素，兼具長鏈脂肪烴的柔性和纖維素的剛性及高耐熱性的特點，再與聚乳酸表面的羧酸基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成較強的界面結(jié)合，制備出的聚乳酸耐熱性高、力學(xué)性能優(yōu)異且綠色環(huán)?？山到狻?/p>

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高耐熱性聚乳酸的制備工藝，解決了聚乳酸耐熱性能差的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、一種高耐熱性聚乳酸的制備工藝，所述高耐熱性聚乳酸的制備工藝按以下步驟進(jìn)行：

5、（1）向30-40份氫氧化鈉和44-50份尿素的水溶液中加入100份經(jīng)粉碎的微晶纖維素，快速攪拌5-15min得到凝膠漿料，然后加入2-5l的去離子水?dāng)嚢?，過濾，去離子水洗滌至中性，烘干后的到堿化的微晶纖維素。

6、（2）向n’n-二甲基乙酰胺溶劑中加入氯化鋰，氮氣氛圍下在50-70℃下攪拌溶解后加入堿化的微晶纖維素，攪拌溶脹，加入十一烯酰氯和吡啶，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入甲醇中，過濾，依次去離子水和無水乙醇洗滌，干燥后得到烷基烯烴改性纖維素。

7、（3）向去離子水和丙酮溶劑中加入100份烷基烯烴改性纖維素，攪拌浸潤，氮氣氛圍下加入0.1-0.4份引發(fā)劑過氧化二苯甲酰，攪拌均勻后加入5-30份的甲基丙烯酸縮水甘油酯，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，依次用去離子水和丙酮洗滌，濾餅用丙酮進(jìn)行索式提取24-48h，得到環(huán)氧基烷烴改性纖維素。

8、（4）向甲苯溶劑中加入聚乳酸，攪拌溶脹，氮氣氛圍下加入四丁基溴化銨和環(huán)氧基烷烴改性纖維素，反應(yīng)結(jié)束后加入甲醇沉淀，過濾，乙醇洗滌，得到高耐熱性聚乳酸。

9、優(yōu)選的，所述步驟（2）中各反應(yīng)物按重量份計，微晶纖維素為100份，氯化鋰為300-400份，十一烯酰氯為120-330份，吡啶為3-8份。

10、優(yōu)選的，所述步驟（2）中反應(yīng)溫度為90-120℃，反應(yīng)時間為12-24h。

11、優(yōu)選的，所述步驟（3）中去離子水和丙酮溶劑的體積比為（1-2）:1。

12、優(yōu)選的，所述步驟（3）中反應(yīng)溫度為70-100℃，反應(yīng)時間為3-6h。

13、優(yōu)選的，所述步驟（4）中各反應(yīng)物按重量份計，聚乳酸為100份，四丁基溴化銨為0.65-1.12份，環(huán)氧基烷烴改性纖維素為25-55份。

14、優(yōu)選的，所述步驟（4）中反應(yīng)溫度為110-140℃，反應(yīng)時間為6-12h。

15、（三）有益的技術(shù)效果

16、本發(fā)明先將微晶纖維素在氫氧化鈉條件下進(jìn)行活化，得到堿化纖維素，然后與十一烯酰氯在吡啶催化的作用下發(fā)生酯化發(fā)應(yīng)得到烷基烯烴改性纖維素，引入的烯基與甲基丙烯酸縮水甘油酯進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到環(huán)氧基烷烴改性纖維素，最后再與聚乳酸的羧基基團(tuán)在四丁基溴化銨的催化作用下，與環(huán)氧基烷烴改性纖維素的環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，實現(xiàn)了將聚乳酸和烷烴改性纖維素化學(xué)接枝交聯(lián)，得到高耐熱性聚乳酸。

17、本發(fā)明利用微晶纖維素與長鏈烷基烯烴制備的改性纖維素與聚乳酸基體相容性好的優(yōu)勢，較長的纖維拔出對聚乳酸的力學(xué)性能有益，得到的鏈段兼具長鏈脂肪烴的柔性和纖維素的剛性，纖維作為高剛性材料在聚乳酸基體中以增強體存在，起到“骨架”作用，賦予了聚乳酸優(yōu)異的剛性；此外改性纖維素能夠有效吸收和傳遞作用力，提高聚乳酸的結(jié)晶度，使得聚乳酸的力學(xué)性能有所增強；聚乳酸和烷烴改性纖維素形成化學(xué)接枝交聯(lián)，加強了分子鏈間的相互作用，增大了與聚乳酸的界面結(jié)合，增加了聚乳酸與纖維素之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性，延緩了聚乳酸的熱分解，顯著提高了聚乳酸的拉伸性能和耐熱性能。

技術(shù)特征：

1.一種高耐熱性聚乳酸的制備工藝，其特征在于：所述制備工藝按以下步驟進(jìn)行：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性聚乳酸的制備工藝，其特征在于：所述步驟（2）中反應(yīng)溫度為90-120℃，反應(yīng)時間為12-24h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性聚乳酸的制備工藝，其特征在于：所述步驟（3）中反應(yīng)溫度為70-100℃，反應(yīng)時間為3-6h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性聚乳酸的制備工藝，其特征在于：所述步驟（4）中反應(yīng)溫度為110-140℃，反應(yīng)時間為6-12h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及聚乳酸技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種高耐熱性聚乳酸的制備工藝，利用微晶纖維素與長鏈烷基烯烴制備的改性纖維素與聚乳酸基體相容性好的優(yōu)勢，制備出兼具長鏈脂肪烴的柔性和纖維素的剛性的鏈段，賦予了聚乳酸優(yōu)異的柔韌性；此外改性纖維素能夠有效吸收和傳遞作用力，提高聚乳酸的結(jié)晶度和力學(xué)性能；聚乳酸和烷烴改性纖維素通過化學(xué)接枝產(chǎn)生交聯(lián)，加強了分子鏈間的相互作用，增大了與聚乳酸的界面結(jié)合，使得聚乳酸與纖維素之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密性得到加強，延緩了聚乳酸的熱分解，顯著提高了聚乳酸的拉伸性能和耐熱性能。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘明威,楊志軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東臺市裕星粉體有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9