【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于塑料助剂，特别涉及一种生物基来源的吲哚酸锌盐类成核剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚乳酸(pla)是一种生物可降解聚合物，由乳酸分子通过聚合反应形成。乳酸是一种含有两个碳原子的有机酸，可以从多种植物原料中通过发酵过程制备，如玉米、甘蔗等，这使得pla成为一种可再生资源。与传统塑料相比，其生产过程中排放的碳排放量更少，有助于减少对有限化石燃料的依赖，并降低温室气体排放，符合低碳经济的发展方向。pla因其生物可降解性和可再生性而备受关注，在许多领域都有广泛的应用。首先，作为一种环保材料，pla被广泛用于食品包装领域。由于其生物降解性，可以避免塑料污染对环境造成的负面影响，因此被认为是一种可持续发展的包装材料替代品。其次，pla在医疗器械领域也有着重要应用，如可降解的缝合线、支架等，因其生物相容性好，不会对人体造成不良影响。此外，pla还可用于纤维制品、3d打印等领域，展现出了广泛的应用前景。
2、然而，尽管pla具有诸多优点，但其在工业生产和商业应用中仍然面临一些挑战。其中，其结晶速度慢、耐热性差等问题限制了其在高温环境下的应用，这成为制约其进一步发展的关键因素之一。同时，随着社会的不断发展，消费者对低加工、无防腐剂产品的需求越来越大，因此人们对包装材料的抗菌要求也越来越高。然而，为了同时实现pla的抗菌性能，需要同时添加多种助剂，添加剂的总添加量会过高，会影响产品的加工性能或相互排斥，影响功能的实现。目前现有的商品化成核剂并不能满足为pla制品提供结晶性能的同时提供抗菌性能，因此，以自然资源为基础开
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种具有生物降解性和生物相容性，能够加快pla在成型过程中结晶速度，以提高pla的结晶度、耐热性和抗菌性能的环境友好型的生物基吲哚酸锌盐类成核剂。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂具有如下结构：
4、
5、其中，n为常数，n＝0，1，2，3。
6、当n＝0时，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂为3-吲哚甲酸锌盐，其结构如下：
7、
8、当n＝1时，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂为3-吲哚乙酸锌盐，其结构如下：
9、
10、当n＝2时，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂为3-吲哚丙酸锌盐，其结构如下：
11、
12、当n＝3时，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂为3-吲哚丁酸锌盐，其结构如下：
13、
14、本专利技术提供一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，包含以下步骤：
15、s1：将吲哚酸类化合物溶解于溶剂中，分散均匀，得到混合溶液；
16、s2：将酸锌类物质加到溶剂中，得到酸锌溶液；
17、s3：反应温度为20～60℃，将s1的混合溶液滴加到s2的酸锌溶液中，滴加完毕后在搅拌条件下进行保温反应，随后升温至60～100℃继续搅拌反应，停止搅拌后得到反应溶液；
18、s4：将s3的反应溶液过滤得到滤饼，洗涤滤饼，抽滤、干燥后得到生物基吲哚酸锌盐类成核剂。
19、优选的，s1中的吲哚酸类化合物选自3-吲哚甲酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或3-吲哚丁酸中的任意一种，在s1的混合溶液中吲哚酸类化合物的摩尔浓度为0.2-1.2mol/l；s2中的酸锌类物质选自醋酸锌、盐酸锌、硝酸锌或磷酸锌中的任意一种或以上，在s2的酸锌溶液中酸锌类物质的摩尔浓度为0.1-0.4mol/l。
20、优选的，s1和s2中所述的溶剂选自甲醇，s1中分散均匀的方法为超声分散。
21、优选的，吲哚酸类化合物与酸锌类物质的摩尔比为2-10:1。
22、优选的，s3中将s1的混合溶液滴加到s2的酸锌溶液中的总时长为1-3h，滴加过程在氮气氛围中。
23、优选的，s3中升温至60～100℃后继续搅拌反应的时间为12-36h。
24、优选的，s4中洗涤滤饼用的洗涤剂选自甲醇或四氢呋喃中的任意一种或以上，洗涤次数为两次以上。
25、本专利技术提供上述生物基吲哚酸锌盐类成核剂的应用，用于制备聚乳酸组合物。
26、本专利技术还提供一种聚乳酸组合物，包括上述生物基吲哚酸锌盐类成核剂与聚乳酸。
27、本专利技术具有如下有益效果：
28、(1)本专利技术以吲哚酸类化合物和酸锌类物质为原料，合成生物基吲哚酸锌盐类成核剂，合成线路简单，处理成本低，产量达到90％以上。
29、(2)本专利技术的成核剂属于生物基吲哚酸锌盐类成核剂，原料源于生物基，得到的聚乳酸制品具有生物可降解性，属于环境友好型的生物质成核剂；在聚乳酸中具有明显的促进pla结晶的效果，在制备过程中能够为聚乳酸提供良好的成核效率，并且成核的效果十分稳定，添加0.1wt％本申请的成核剂后，聚乳酸组合物结晶温度最高提升至119℃，结晶度提升至46％以上。
30、(3)加入本申请的成核剂后，pla的热变形温度(hdt)显著升高，且随着退火时间的延长而升高，在退火60s后，添加0.1wt％本申请的成核剂的聚乳酸组合物的hdt最高可达到121℃，与纯pla相比hdt至少提高了45℃。
31、(4)加入本申请成核剂后，pla冲击强度有所提高，这是由于加入成核剂后使得pla的结晶度提高，进而提高了冲击强度，通过本申请制得的聚乳酸组合物力学性能优秀。
32、(5)加入本申请成核剂后，pla对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长具有明显的抑制效果，抑菌率高达90％以上，通过本申请制得的聚乳酸组合物抗菌性能优秀。
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1.一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂，其特征在于，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂具有如下结构：
2.权利要求1所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，S1中的吲哚酸类化合物选自3-吲哚甲酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或3-吲哚丁酸中的任意一种，在S1的混合溶液中吲哚酸类化合物的摩尔浓度为0.2-1.2mol/L；S2中的酸锌类物质选自醋酸锌、盐酸锌、硝酸锌、硫酸锌或磷酸锌中的任意一种或以上，在S2的酸锌溶液中酸锌类物质的摩尔浓度为0.1-0.4mol/L。
4.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，S1和S2中所述的溶剂选自甲醇，S1中分散均匀的方法为超声分散。
5.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，吲哚酸类化合物与酸锌类物质的摩尔比为2-10:1。
6.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，S3中将S1的混合溶液
7.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，S3中升温至60~100℃后继续搅拌反应的时间为12-36h。
8.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，S4中洗涤滤饼用的洗涤剂选自甲醇或四氢呋喃中的任意一种或以上，洗涤次数为两次以上。
9.权利要求1所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的应用，其特征在于，用于制备聚乳酸组合物。
10.一种聚乳酸组合物，其特征在于，包括权利要求1所述的生物基吲哚酸锌盐类成核剂与聚乳酸。
...【技术特征摘要】
1.一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂，其特征在于，所述生物基吲哚酸锌盐类成核剂具有如下结构：
2.权利要求1所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，s1中的吲哚酸类化合物选自3-吲哚甲酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或3-吲哚丁酸中的任意一种，在s1的混合溶液中吲哚酸类化合物的摩尔浓度为0.2-1.2mol/l；s2中的酸锌类物质选自醋酸锌、盐酸锌、硝酸锌、硫酸锌或磷酸锌中的任意一种或以上，在s2的酸锌溶液中酸锌类物质的摩尔浓度为0.1-0.4mol/l。
4.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸锌盐类成核剂的制备方法，其特征在于，s1和s2中所述的溶剂选自甲醇，s1中分散均匀的方法为超声分散。
5.根据权利要求2所述的一种生物基吲哚酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷彩红，肖文昊，曾润鑫，徐睿杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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