一种抗水解聚乳酸材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗水解聚乳酸材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。所述抗水解聚乳酸材料不含抗水解剂、封端剂，具有优异的抗水解性能。所述制备方法通过共混后的化学改性和物理改性，在减缓水解速率的同时降低加工成本。本发明专利技术通过含有羧基、羟基、醚段、酰胺基团中的一种或多种官能团的改性剂将生物质材料、无机材料接枝到聚乳酸高分子材料分子链上，形成有效的传递水的网络结构，进而改善聚乳酸的水解性能，尤其在碱性环境中的耐水解性能。所述无机材料和生物质材料无需活化预处理，所述改性剂安全无毒，使得聚乳酸材料实现优异的抗水解性能。优异的抗水解性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗水解聚乳酸材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种抗水解聚乳酸材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着生活水平的提高以及环保意识的增强，人们对天然可生物降解材料的研究越来越重视，其中，聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)由于性能优良、无污染的特性受到了世界各国研究者们的广泛关注。
[0003]聚乳酸是以乳酸为原料，经聚合得到的新型聚酯材料，其在使用后能被自然界中的微生物完全降解生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染，具有良好的可生物降解性能，并且聚乳酸还具有良好的透明性、高力学强度和适当的阻隔性能，因此，聚乳酸成为首选的具有商业用途的生物基材料。
[0004]但是，随着环境污染日趋严峻，聚乳酸制品在各领域的应用中逐步展开，人们对聚乳酸材料耐久性的要求也逐步提高。未经改性的聚乳酸制品抗水解性能较差，在使用和储存的过程中容易发生水解，导致其强度下降，严重影响了聚乳酸材料的广泛应用。聚乳酸是脂肪族聚酯，高温、高湿特别是碱性环境中水解严重的问题严重制约了聚乳酸的使用。例如，未经改性的聚乳酸制品在潮湿或水面上作业时聚乳酸制品的强度会受到影响；未经改性的聚乳酸纤维服装面料在洗涤环境中也易发生水解而导致性能变差；另外，在我国南方地区，尤其是夏天，未经改性的聚乳酸制品在存放的过程中很容易受潮，从而影响后续的正常使用。所以，为了提高聚乳酸材料的使用性能，必须提高其抗水解能力。
[0005]CN110144639A专利中公开了加入碳化二亚胺抗水解剂可以提高抗水解性，但是碳化二亚胺本身有毒性，特别是分解后产生的气体致癌，对人体十分有害，并且其价格昂贵，大大限制了聚乳酸材料的大规模生产。因此，亟需专利技术一种无毒害、抗水解且价格低廉的聚乳酸材料的制备方法，改善聚乳酸抗水解、耐老化等方面的性能，从而扩大聚乳酸材料的应用范围。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种抗水解聚乳酸材料及其制备方法。所述抗水解聚乳酸材料不含抗水解剂、封端剂等，采用的改性剂绿色安全、无毒，使聚乳酸材料具有良好的抗水解作用。
[0007]本专利技术提供了一种抗水解聚乳酸材料，为通过改性剂将生物质材料、无机材料接枝到聚乳酸分子链上形成的网状结构。
[0008]优选的，所述改性剂含有羧基、羟基、醚段、酰胺基团中的一种或多种官能团。
[0009]所述网状结构能有效传递水，促进聚乳酸材料的抗水解性能。
[0010]本专利技术优选的，所述改性剂选自聚醚多元醇、聚乳酸多元醇、异佛尔酮二胺、聚酰胺胺、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、苯乙烯
‑
甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；更
优选为聚醚多元醇和聚酰胺胺、苯乙烯
‑
甲基丙烯酸缩水甘油酯和异佛尔酮二胺或者聚乳酸多元醇中的一种或多种。
[0011]优选的，所述聚醚多元醇的重均分子量为0.5～2万；更优选为0.5～1万；进一步优选为0.5万。
[0012]优选的，所述聚乳酸多元醇的重均分子量为0.5～2万；更优选为1～2万；在本专利技术的一些具体实施例中，所述聚乳酸多元醇的重均分子量为2万。
[0013]本专利技术优选的，所述生物质材料选自木质素、淀粉、超细秸秆粉中的一种或多种；更优选为木质素、淀粉中的一种或多种。
[0014]上述木质素包括但不限于纳米木质素、原木木质素、秸秆木质素、木质素磺酸钠中的一种或多种。在本专利技术的一些具体实施例中，优选采用纳米木质素或秸秆木质素。
[0015]上述淀粉包括但不限于玉米淀粉、马铃薯淀粉、秸秆淀粉、木薯淀粉、豆类淀粉中的一种或多种。在本专利技术的一些具体实施例中，优选采用玉米淀粉或秸秆淀粉。
[0016]本专利技术优选的，所述无机材料选自伊利石、硅藻土、白炭黑、石墨、高岭土中的一种或多种。
[0017]本专利技术优选的，所述聚乳酸的重均分子量为10～35万。在本专利技术的一些具体实施例中，所述聚乳酸的重均分子量优选为10万、20万、35万。
[0018]本专利技术优选的，所述抗水解聚乳酸材料中还包括接枝到聚乳酸分子链上的聚对苯二甲酸
‑
己二酸丁二酯，其能提高聚乳酸材料的抗水解性能。
[0019]所述聚对苯二甲酸
‑
己二酸丁二酯的重均分子量优选为10～40万。
[0020]所述聚对苯二甲酸
‑
己二酸丁二酯与聚乳酸的重量比优选为(0～25)：100；更优选为(5～20)：100；进一步优选为5：100或20:100。
[0021]本专利技术还提供了一种抗水解聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将含有羧基、羟基、醚段、酰胺基团中的一种或多种官能团的改性剂与聚乳酸、生物质材料、无机材料混合后在熔融状态下进行反应，制备得到抗水解聚乳酸材料。
[0023]上述制备方法采用熔融共混的方式，通过物理改性和化学改性制备得到具有传递水的网络结构的抗水解聚乳酸材料。
[0024]所述物理改性具体为：
[0025]将含有羧基、羟基、醚段、酰胺基团中的一种或多种官能团的改性剂与聚乳酸、生物质材料、无机材料混合后加热熔融。
[0026]所述化学改性具体为：
[0027]熔融状态下，聚乳酸分子链中的羧基、羟基可与改性剂中的羧基、羟基、醚段、酰胺基等发生化学反应。同时，所述无机材料、生物质材料表面存在的羟基、羧基、胺基等基团也与改性剂发生化学反应。
[0028]在本专利技术中，所述无机材料和生物质材料都无需经过活化预处理，在熔融状态下，通过改性剂的反应活性基团接枝到聚乳酸高分子材料分子链上，形成有效的传递水的结构网络，进而改善聚乳酸的水解性能，尤其在碱性环境中的耐水解性能。
[0029]本专利技术优选的，所述含有羧基、羟基、醚段、酰胺基团中的一种或多种官能团的改性剂与聚乳酸、生物质材料、无机材料的重量比为(0.1～5)：100：(1～10)：(2～6)；更优选的，所述重量比为(0.1～5)：100：(5～9)：(2～6)；进一步优选为2：100：5：5或0.1：100：6：3
或5：100：5：6或2：100：9：2或1：100：9：2或2：100：6：5。
[0030]本专利技术优选的，所述制备方法的反应原料，按重量份计，包括以下成分：
[0031]聚乳酸(PLA)，100重量份；
[0032]生物质材料，1
‑
10重量份；
[0033]无机材料，2
‑
6重量份；
[0034]改性剂，0.1
‑
5重量份。
[0035]更优选的，所述制备方法的反应原料，按重量份计，包括以下成分：
[0036]聚乳酸(PLA)，100重量份；
[0037]生物质材料，5
‑
9重量份；
[0038]无机材料，2
‑
6重量份；
[0039]改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗水解聚乳酸材料，其特征在于，为通过改性剂将生物质材料、无机材料接枝到聚乳酸分子链上形成的网状结构；所述改性剂含有羧基、羟基、醚段、酰胺基团中的一种或多种官能团。2.根据权利要求1所述的抗水解聚乳酸材料，其特征在于，所述改性剂选自聚醚多元醇、聚乳酸多元醇、异佛尔酮二胺、聚酰胺胺、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、苯乙烯
‑
甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的抗水解聚乳酸材料，其特征在于，所述聚醚多元醇的重均分子量为0.5～2万；所述聚乳酸多元醇的重均分子量为0.5～2万。4.根据权利要求1所述的抗水解聚乳酸材料，其特征在于，所述生物质材料选自木质素、淀粉、超细秸秆粉中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的抗水解聚乳酸材料，其特征在于，所述无机材料选自伊利石、硅藻土、白炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：金斌，任方，
申请(专利权)人：诸暨市当恩生物材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：