[发明专利]聚乳酸α晶型的制备新方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种常用的溶液浇注的方法，同时也是形成聚乳酸新的晶型α″的新方法。 

二、技术背景

聚乳酸作为一种生物降解高分子在学术界和商业中被广泛的研究和应用着。良好的生物降解性能、突出的力学性能以及适合多种加工工艺，使得聚乳酸在代替一些基于石油的高分子方面表现出巨大的潜力，而且聚乳酸可以通过可再生的资源进行生产。聚合物的物理机械性能受到多种因素的影响，主要的是受到聚合物结晶度的影响最大，同时聚合物的晶体形态和结晶晶核的大小等都可以产生不同程度的影响，如耐开裂的性能、抗冲击强度以及透明性等。最新的研究发现，在聚乳酸的三种晶型(α，β，γ)中，对α晶型的研究中衍生出不同的晶型，不同结晶条件，对晶型的影响较大。 

聚乳酸作为一种多晶型的有机环保高分子，在聚乳酸晶型的研究过程中，还有很多的问题和方向需要我们进一步的解决与研究。我们知道，聚乳酸的α晶型存在三种不同的晶型α，α′，α″，其中α″的研究与发现还有很多未知的研究。对于α，α′两种晶型之间的转变条件，张建明教授通过原位红外，DSC，XRD等测试手段进行了较为详细的研究，并且研究发现，两者之间的转变，温度条件的影响起了关键的作用，同时研究发现在100℃和120℃常压条件下是这两种晶型转变的临界温度点。但是对于最新发现的α″晶型与其他两种晶型转变的研究 是涉及比较少的。据报道，α″晶型是在低温(玻璃化转变温度以下)高压CO₂的作用下才形成的，并且α″在高压CO₂较高温度(玻璃化温度以上)条件下，α″晶型转变为α晶型，并没有α′晶型的转变。同时关于这三种晶型的XRD角度范围有较多的文献报道：(200)/(110)和(203)处16.7°和19.2°是α晶型；16.4-16.5°和18.7°是典型的α′晶型；同时报道中α″的晶型范围属于16.1-16.3°和18.7°。另外，目前极少的文献中报道关于α″晶型的形成是在常温的条件下，即常温不使用高压CO₂条件下。因此对于α″晶型的形成机理还需要进一步的研究。 

高压二氧化碳的能耗消耗较大，不满足绿色环保可持续发展的方向。同时根据Hironori Marubayash的最新文献报道，在不同的溶剂中PLLA形成不同的晶型，其中DMF，THF与PLLA形成新的结晶复合结构。也就是溶剂对聚乳酸晶型的形成起了重要的作用。因而，我们利用溶液浇注的方式，同时选择合适的溶剂，制备新型的晶型。 

因而我们采用溶液浇注的方式，采用易挥发的溶剂氯化甲烷等经过超声溶解的方式，将溶液浇注在自制的模具中，浇注成1mm左右厚度的PLLA样片，溶剂挥发至样品表层无溶剂，进一步将样品转移真空烘箱内抽真空干燥。样品干燥8小时以后取出，经过XRD的图像分析样品，我们发现所获得的样品的角度在16.2°与α″晶型的角度吻合。本发明对研究α″晶型的形成机理有很好的引导作用。 

三、发明内容

为了进一步研究聚乳酸α″晶型的形成机理，本发明提供了一种用氯化甲烷作为溶剂采用溶液浇注的方式制备聚乳酸α″晶型的方法。 

具体实验步骤为： 

A)在一定真空度的真空烘箱内，聚乳酸P(D，L)LA(D≤4％)抽干燥处理尽量除掉聚乳酸中的水分：真空0-0.1Mp，80℃-100℃处理一定的时间。 

B)取一定量的PLA溶解在40ml的氯化甲烷等有机溶剂中，超声溶解，聚乳酸颗粒的经过溶胀，再充分溶解等过程。 

C)观察聚乳酸充分溶解后溶液的粘度，摇动烧杯，浓度过高不利于形成新的晶型，浓度过低不利于结晶。 

D)待溶液稳定之后，将溶液浇注在自制的模具之中。尽量将模具悬空放置，不接触地面，便于控制温度。 

E)待氯化甲烷等基本挥发完全，形成的片层样品放置在真空烘箱内，40℃-60℃，0-0.1Mp的状态下抽真空干燥8小时，取出样品待测。 

本发明是一种简单，有效，节能的方法制备聚乳酸的新晶型α″。原始的此晶型的合成方式是通过低温高压CO₂制备的，这种方式不仅能耗较高，浪费能源，而且制备过程复杂，同时溶剂法制备新型晶型α″对深入研究聚乳酸的α晶型有重要的意义。 

四、附图说明

图1溶液浇注法制备的聚乳酸α″晶型 

五、具体实施方式

下面介绍一下本发明的实施例。 

实施例一： 

具体实验步骤为： 

首先，在一定真空度的真空烘箱内，聚乳酸P(D，L)LA(D≤4％)抽干燥处理尽量除掉聚乳酸中的水分：真空0-0.1Mp，80℃-100℃处理一定的时间。再取一定量的PLA溶解在40ml的氯化甲烷溶剂中，超声溶解，聚乳酸颗粒经过溶胀， 再充分溶解等过程。接着观察聚乳酸充分溶解后溶液的粘度，摇动烧杯，浓度过高不利于形成新的晶型，浓度过低不利于结晶。待溶液稳定之后，将溶液浇注在自制的模具之中。尽量将模具悬空放置，不接触地面。待氯化甲烷基本挥发完全，形成的片层样品放置在真空烘箱内，40℃-60℃，0-0.1Mp的状态下抽真空干燥8小时，取出样品待测。