一种聚乳酸／微晶纤维素共混物材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域。本发明专利技术公开了微晶纤维素与聚乳酸的共混物材料，所述的共混物中微晶纤维素质量含量为0.1～99.9％、以浓度为30～100％的N‑甲基吗啉N氧化物(NMMO)水溶液为溶剂，将微晶纤维素和聚乳酸加入NMMO溶剂中，加热至20～150℃后恒温0.1～100小时，微晶纤维素和聚乳酸完全溶解，制备和聚乳酸混合溶液。将该混合溶液的成型产物经沉淀剂沉淀，所得的共混物经造粒并真空干燥后，得到微晶纤维素与聚乳酸共混物材料。所述的聚乳酸可以为均聚物、共聚物或其共混物。

Polylactic acid / microcrystalline cellulose blend material and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of polymer materials. The invention discloses a microcrystalline cellulose and polylactic acid blend material blends in the microcrystalline cellulose content was 0.1 ~ 99.9%, with a concentration of 30 ~ 100% N N methyl morpholine oxide (NMMO) aqueous solution as solvent, microcrystalline cellulose and polylactic acid with NMMO solvent, heating to 20 to 150 DEG C temperature 0.1 ~ 100 hours, microcrystalline cellulose and polylactic acid is completely dissolved, and preparation of poly lactic acid mixed solution. The formed product of the mixed solution is precipitated by a precipitant, and the resultant blends are granulated and dried in vacuum to obtain a blend of microcrystalline cellulose and polylactic acid. The polylactic acid can be a homopolymer, copolymer, or blends thereof.

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸/微晶纤维素共混物材料及其制备方法
：本专利技术属于高分子材料
，具体涉及微晶纤维素与聚乳酸的共混物材料及其制备方法和应用。
技术介绍
：聚乳酸(PLA)是一种以可再生的植物资源为原料、化学合成的生物降解高分子材料。PLA以生物质资源为原料，摆脱了对石油资源的依赖。聚乳酸生产与加工造成的环境负荷小，具有良好的可堆肥性、生物降解性，其降解产生的二氧化碳和水可以重新进入到植物的光合作用过程中，从而使地球上的碳循环维持平衡。但是由于纯PLA树脂结晶速度很慢，成型制品收缩率大、尺寸稳定性差，加工热稳定性差，以及制品耐久性差等缺点，限制了其作为工程塑料的应用。为了扩大其应用领域，PLA的改性研究日益深入，其中共混改性是简单易行的方法之一，微晶纤维素改性聚乳酸的研究日益引起关注。纤维素主要是由植物的光合作用合成的，因此，它是自然界取之不尽用之不竭的一种可再生的天然高分子材料。微晶纤维素是纤维素水解的产物，因此来源广泛，而且是可再生利用的资源。微晶纤维素作为资源丰富、用途广泛的天然高分子化合物，微晶纤维素作为一种新兴的纤维素功能材料，在医药、食品、化工、日用化学品等领域都已经有了广泛的应用。因此，将微晶纤维素与聚乳酸共混，具有很大的研究空间、广阔的发展前景和市场前景。微晶纤维素与聚乳酸共混，能够保留PLA的可降解性，并能改善聚乳酸的各种性能。肖舒等将微晶纤维素溶于离子液体中，加人不同质量的聚乳酸，配制成共混溶液并成膜(精细与专业化学品，2011，19(11)：27-31.)。PhasawatChaiwutthinan等通过将聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和微晶纤维素(MCC)加入到聚乳酸(PLA)中以改善PLA的脆性及热稳定性(JournalofPolymers&theEnvironment，2015，23.)。SantosFAD等对聚乳酸(PLA)、微晶纤维素(MCC)和填料有机二氧化硅(R972)进行共混，通过溶液浇铸法制成薄膜(PolímerosCiênciaETecnologia，2013，23：229-235.)。AjiPMathew等合成了不同含量的微晶纤维素(MCC)增强聚乳酸(PLA)的可生物降解复合材料(JournalofAppliedPolymerScience，2005，97(5)：2014-2025.)。近些年来，随着石油和煤炭储量的减少，而我国具有丰富的乳酸类的生物资源，可以替代石化产品。而且微晶纤维素是众多可再生资源的一种，而且原料丰富。该共混材料利用微晶纤维素上大量的活性经基，极大地改善了材料的亲水性和降解性，同时由于聚乳酸的存在所赋予的生物相性，使得共混物在可降解及医用高分子材料等方面具有广泛的应用。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对聚乳酸的疏水性，提供一种高效、绿色环保的物质与之共混，研究两者的相容性，从而改善聚乳酸的硬而脆的性质，以及细胞亲和力较差，进而提供一种方便、环保的微晶纤维素/聚乳酸共混物材料的制备方法，所得的共混物具有良好的相容性、加工性能和其他性能。实现本专利技术目的所采用的技术方案如下：微晶纤维素/聚乳酸共混物的制备方法，本专利技术以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂，微晶纤维素和聚乳酸为原料，采用溶液共混方法，制备聚乳酸/微晶纤维素共混物材料，所得共混物组份包括0.1～99.9％重量的微晶纤维素和99.9～0.1％重量的聚乳酸。所述的微晶纤维素与聚乳酸共混物的制备工艺步骤包括：将微晶纤维素粉末加入浓度为30～100％的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中。在20～150℃恒温搅拌，至微晶纤维素完全溶解。将占有微晶纤维素/聚乳酸共混物的质量分数为0.1～99.9％的聚乳酸加入该溶液中，在20～150℃恒温搅拌，至聚乳酸完全溶解，得到微晶纤维素/聚乳酸共混溶液，微晶纤维素与聚乳酸的NMMO溶液的质量浓度为0.1～50％。微晶纤维素/聚乳酸共混溶液加工成型，成型产物在沉淀剂中沉淀0.1～48小时，除去NMMO，所得的共混物经过真空干燥、造粒，得到微晶纤维素/聚乳酸共混物材料。进一步的，所述的微晶纤维素和聚乳酸混合溶液也可以采用下列步骤制备：将微晶纤维素、聚乳酸按比例同时加到NMMO水溶液中，加热到一定温度后恒温，至溶解完全，得到微晶纤维素/聚乳酸共混溶液。进一步的，所述的微晶纤维素和聚乳酸混合溶液也可以采用下列步骤制备：将微晶纤维素、聚乳酸分别溶于NMMO水溶液中，再将所得的微晶纤维素溶液、聚乳酸溶液的NMMO水溶液混合，得到微晶纤维素/聚乳酸共混溶液。进一步的，所述的微晶纤维素和聚乳酸混合溶液也可以采用下列步骤制备：将聚乳酸溶于NMMO水溶液中，加热到一定温度后恒温，至溶解完全，在加入微晶纤维素，加热到一定温度后恒温，至溶解完全，得到微晶纤维素/聚乳酸共混溶液。进一步的，所述的聚乳酸为L-乳酸和D-乳酸的均聚物、共聚物，或者聚乳酸均聚物之间、聚乳酸均聚物与共聚物之间的任意比例的共混物。进一步的，所述的沉淀剂为甲醇、蒸馏水中的一种或其任意比例的混合物。沉淀工艺可以一步完成，也可以在不同沉淀剂中分两步或多步完成。微晶纤维素聚乳酸共混液成型产物在沉淀剂中的沉淀时间为0.1～48小时。进一步的，所述的微晶纤维素与聚乳酸共混溶液可以采取涂布、流延成型、挤出成型等方法进行成型。进一步的，生产过程产生的N-甲基吗啉-N-氧化物、甲醇废液，可以回收再生，从而降低生产成本和环境污染。本专利技术采用溶液共混的方式制备微晶纤维素与聚乳酸共混物，工艺简单，微晶纤维素原料来源丰富、成型方法简单。本专利技术的微晶纤维素与聚乳酸共混物具有相容性好、成本低、环境污染小、环境可降解等特点。具体实施方式：下面结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，实施例并非对本专利技术的范围进行限定。实施例1：将0.1份微晶纤维素加入到20份30％的NMMO水溶液中，在搅拌下升温至20℃并溶解24小时至微晶纤维素完全溶解，再加入9份相对数均分子质量为8万的聚L-乳酸(PLLA)，并升温至150℃，继续搅拌至PLLA、微晶纤维素完全溶解，得到共混液。将该共混液在恒温热玻璃板上涂刮成膜，然后将共混物膜和玻璃板一起迅速浸入甲醇凝固浴中0.1小时，随后将膜浸入水浴48小时，以洗去残留的NMMO。所得的共混物膜在50℃真空干燥10小时，将该共混液在50℃真空干燥10小时，将溶剂完全蒸发，得到微晶纤维素/聚乳酸共混物材料。实施例2：将1份微晶纤维素加入到20份浓度为50％的NMMO水溶液中，在搅拌下升温至50℃并溶解10小时至微晶纤维素完全溶解，再加入1份相对数均分子质量为8万的聚L-乳酸(PLLA)，继续搅拌至PLLA、微晶纤维素完全溶解，得到共混液。将PLLA/WSF共混液挤出成型，将挤出物迅速浸入甲醇凝固浴中48小时，随后将其浸入水浴24小时，以洗去残留的NMMO。所得的共混膜在50℃真空干燥10小时，得到微晶纤维素/聚乳酸共混物材料。实施例3：将5份微晶纤维素加入到50份浓度为80％的NMMO水溶液中，在搅拌下升温至80℃并溶解8小时至微晶纤维素完全溶解，再加入15份相对数均分子质量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
微晶纤维素与聚乳酸的共混物，其特征在于：所述的共混物中，微晶纤维素的质量含量为0.1～99.9％，聚乳酸的质量含量为99.9～0.1％。

【技术特征摘要】
1.微晶纤维素与聚乳酸的共混物，其特征在于：所述的共混物中，微晶纤维素的质量含量为0.1～99.9％，聚乳酸的质量含量为99.9～0.1％。2.权利要求1所述的微晶纤维素与聚乳酸共混物，其特征在于：以下列步骤实现：将微晶纤维素加入到N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的水溶液中，加热至一定温度后恒温，搅拌至微晶纤维素完全溶解。随后将聚乳酸加入该溶液中，恒温搅拌至聚乳酸完全溶解，得到微晶纤维素/聚乳酸共混溶液。将所得的混合溶液成型，成型产物在沉淀剂中沉淀，除去N-甲基吗啉-N-氧化物，得到微晶纤维素与聚乳酸共混物。所得的共混物经造粒并真空干燥后，得到微晶纤维素/聚乳酸共混物材料。3.权利要求1所述的微晶纤维素与聚乳酸共混物，其特征在于：所述的微晶纤维素和聚乳酸混合溶液也可以采用下列三种方式制备：1)将微晶纤维素、聚乳酸同时加入到N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的水溶液中，加热至一定温度后恒温，搅拌至微晶纤维素、聚乳酸溶解完全，得到共混溶液。2)将微晶纤维素、聚乳酸分别溶于N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的水溶液中，加热至一定温度后恒温，溶解完全，再将所得的微晶纤维素的NMMO水溶液、聚乳酸的NMMO水溶液混...

【专利技术属性】
技术研发人员：高勤卫，曹丹，赵银屏，王芳，姜莎莎，洪建国，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32