一种聚乳酸生物降解蚕用薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚乳酸生物降解蚕用薄膜及其制备方法。通过在丙交酯上接枝不同的环状结构有机物，得到不同结构的中间体，再将中间体与丙交酯进行聚合，得到改性的聚乳酸高分子材料，制成薄膜，得到改性聚乳酸薄膜。由于改性聚乳酸上接枝了不同结构的环状有机物，可以通过控制环状有机物的结构和数量控制交联密度，使得改性聚乳酸薄膜能够提高氧气的透过率而降低水分的透过率，达到高效保温保湿、透气的目的；并且由于改性聚乳酸主链仍是聚乳酸结构，能够最大程度的降低改性对薄膜降解效率的影响。将本发明专利技术制备的改性聚乳酸薄膜应用于养蚕业上，可以有效保鲜保湿，防止饲料、作物等缺水干燥、变质，减少饲料浪费和喂食频次，绿色环保。保。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸生物降解蚕用薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别涉及一种聚乳酸生物降解蚕用薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]蚕蚁的孵化温度为20～25℃，孵化时间为2～3天，期间需要严格透气避光保存，所以一般在养殖蚕卵时在营养基外部裹几层不同材质的膜，起到透气、保湿、避光的作用。现有技术中一般将最外层裹上聚乙烯(PE)膜，PE膜虽然透气性好但其不可降解，且易导致营养基发霉，影响蚕蚁存活率。
[0003]聚乳酸(PLA)是一种非常理想的绿色环境友好型高分子材料，具有诸多优点，如可再生性、透明性好、较高的拉伸强度、弯曲强度和模量，能够代替很多传统石油商品的应用。但是纯的PLA质地较脆，韧性很差，难以满足很多领域应用上的要求，大大限制了应用范围。因此对PLA的增韧改性成为了学术界与工业研究的焦点。
[0004]为此，人们在聚乳酸的成型工艺、共聚改性、共混改性等方面进行了大量的研究和开发工作。现有技术中大多使用交联剂、抗氧剂、增塑剂、遮光剂等助剂对PLA进行共混改性，增加PLA的韧性，但这样势必会影响PLA的降解性能，还会因为树脂间相容性存在问题，导致薄膜的稳定性不佳，降低使用寿命；现有技术也有采用其他聚合物与聚乳酸进行共聚的技术方案，这样得到的共聚物韧性较好，但其中聚乳酸含量降低使共聚物的生物降解性能受到影响，对于可再生材料的利用率不高，降低了实际使用意义。
[0005]基于现有聚乳酸膜工艺上存在的缺陷，仍需对其作进一步研究或者改进，以实现聚乳酸膜优良的可降解性和透气保湿性。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对现有技术中缺少一种高效透气、保湿的养蚕用可降解薄膜的问题，提供一种可降解、透气、保湿效果好的改性PLA薄膜及其制备方法，弥补传统技术中不可降解的问题，同时起到降低养殖成本、提高产率的作用。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]一种聚乳酸生物降解蚕用薄膜，
[0009]由改性聚乳酸经加工后得到，所述改性聚乳酸的重复结构为：
[0010][0011]其中，上述结构总分子量Mw为1～5万，m、n均为正整数，n：m数值比＝100：1～3，*表示连接位点，R为带有环状结构的基团；其中，优选n：m数值比＝100：3；所述加工方式可以为
压延、层压、吹塑成型等多种方式，制备得到所需的改性聚乳酸薄膜；另外，可根据实际需要制备成不同形状，如条状、片状、管状等。
[0012]在一些实施方案中，R可优选为
[0013]中的一种，其中表示基团的连接位点；通过交联，使孔隙达到了特殊的大小，能使阻挡水蒸气的透过，而不会阻碍氧气的透过，使氧气透过率达到最佳。
[0014]本专利技术的另一目的是同时提供上述聚乳酸生物降解蚕用薄膜材料改性聚乳酸的制备方法，所述制备方法包括，
[0015]步骤1)先将丙交酯、卤代试剂加入到溶剂A中，再添加催化剂A，加热至50～90℃进行反应，反应结束后的产物水洗分层萃取有机相，蒸馏去除溶剂，分离得到单卤代丙交酯；所述单卤代丙交酯的结构如下所示：
[0016]其中，X为卤素原子。
[0017]步骤2)将具有环状结构的醇R
‑
OH、单卤代丙交酯、溶剂B加入反应器中，再加入催化剂B，控温50～90℃下反应5～8小时，分层萃取收集有机相，重结晶后得到如下式I的中间体：
[0018][0019]加热和充分搅拌能促进丙交酯的溶解。所述R
‑
OH的结构式为：
[0020]中的一种。
[0021]步骤3)将催化剂C、丙交酯以及上述式I的中间体加入反应容器中混合，先升温至固体融化后，再加入起始剂开始反应；当体系反应到比较粘稠的时候，升温至130～150℃，并可同时对体系进行减压，进一步增大聚合度，持续反应5～10小时，出料冷却，即得到所需的改性聚乳酸。
[0022]在一些实施方案中，步骤1)中所述卤代试剂中的卤素可以为氯、溴、碘中的一种，
所述卤代试剂具体可以为液态溴、亚硫酰氯、N
‑
氯代异丙胺、N
‑
溴代丁二酰亚胺(NBS)、N
‑
氯代丁二酰亚胺(NCS)、三甲基氯硅烷等常用卤代试剂中的一种或更多种；优选地，选用N
‑
溴代丁二酰亚胺进行卤代反应；所述添加丙交酯和N
‑
溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1：1.2～1.5，N
‑
溴代丁二酰亚胺可连续稳定的提供低浓度的分子溴，可以高选择性的溴化丙交酯中一个甲基上的H，选用其他卤代试剂时，也可根据卤代试剂的活性控制添加量，进行单取代。
[0023]在一些实施方案中，步骤1)中所述溶剂A可以为二甲基亚砜(DMSO)、乙腈、二甲基甲酰胺(DMF)、苯或者四氯化碳等常用有机溶剂中的一种或多种；优选地，溶剂A为四氯化碳。
[0024]在一些实施方案中，步骤1)中所述催化剂A可选用过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰的添加质量为步骤1)反应体系总质量的0.1～0.5％。
[0025]在一些实施方案中，步骤2)中所述R
‑
OH可以选自异冰片醇、5
‑
丙氧基
‑
环辛烷
‑1‑
醇、2
‑
环戊基环戊醇中的一种或多种，通过卤素取代连接至丙交酯的一个甲基上。
[0026]在一些实施方案中，步骤2)中所述R
‑
OH与式1的化合物的摩尔比为1～1.5：1；所述溶剂B可以为二甲基亚砜、乙腈、二甲基甲酰胺、苯或者四氯化碳等常用有机溶剂中的一种或多种；优选地，溶剂B为二甲基甲酰胺。
[0027]在一些实施方案中，步骤2)中所述催化剂B可选用碳酸钾和碘化钾的混合催化体系，催化剂B与单卤代丙交酯的摩尔比为5：1；优选地，碳酸钾和碘化钾的摩尔比为3：2。
[0028]在一些实施方案中，步骤3)中所述催化剂C可选用辛酸亚锡，辛酸亚锡添加质量为步骤C)体系总质量的0.01～0.1％；更优选地，辛酸亚锡添加质量为步骤C)体系总质量的0.05％。
[0029]在一些实施方案中，步骤3)中所述起始剂可选自丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺季戊四醇、木糖醇、三乙烯二胺、山梨醇、蔗糖、双酚A、双酚S、三(2
‑
羟乙基)异氰酸酯、甲苯二胺等中的一种或多种，起始剂的添加能使生成的聚合材料具有较好的尺寸稳定性，更加耐热、耐燃；本申请实施例中所使用起始剂为丙二醇，添加质量为步骤3)体系总质量的0.1～0.5％；更优选地，添加质量为步骤3)体系总质量的0.1～0.2％。
[0030]在一些实施方案中，通过控制催化剂C的用量、反应温度、反应时间和反应压力均能控制改性聚乳酸的总分子量Mw；优选催化剂C为辛酸亚锡，辛酸亚锡的添加质量为步骤2)体系总质量的0.05％，优选反应温度为140℃。
[0031]在一些实施方案中，本申请所述的改性聚乳酸PLA可通过加工得到薄膜制品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸生物降解蚕用薄膜，其特征在于，所述薄膜由改性聚乳酸经加工成型后得到，所述改性聚乳酸的结构如下：其中，m、n均为正整数，n：m数值比为100：1～3，*表示重复单元连接位点，R为具有环状结构的基团；所述改性聚乳酸的总分子量Mw为1～5万。2.根据权利要求1所述的聚乳酸生物降解蚕用薄膜，其特征在于，所述R表示中的一种，其中表示基团的连接位点。3.根据权利要求1～2所述的聚乳酸生物降解蚕用薄膜，其特征在于，所述改性聚乳酸的制备方法包括如下步骤：步骤1)：将丙交酯、卤代试剂、催化剂A混合，加入溶剂A中反应，得到单卤代丙交酯；步骤2)：将步骤1)制得的单卤代丙交酯、R
‑
OH、催化剂B混合，加入溶剂B中反应，得到如下式I的中间体：步骤3)：将步骤2)制得的式I的中间体、丙交酯、催化剂C混合，加热熔融后，加入起始剂反应，反应结束后冷却，得到所述改性聚乳酸。4.根据权利要求3所述的聚乳酸生物降解蚕用薄膜，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞锃，张伟霞，
申请(专利权)人：大禾科技发展南京有限公司，
类型：发明
国别省市：