【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维膜，具体为一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜和制备方法。
技术介绍
1、传统的薄膜基材是由石油基塑料制成的，具有诸如良好的可加工性，低成本和优秀的物理性能等优点，但是，这些塑料是不可降解的，废弃的石油基塑料不仅会造成土壤和水污染，还会产生温室气体，微型塑料和其他有害副产品物，为了解决这个问题，已经开发了可生物降解和可再生的生物基聚合物作为薄膜基材来代替石油基包装材料，聚乳酸（pla）由玉米，木材残留物或其他生物材料制成，由于其无毒，良好的生物相容性和出色的机械性能而成为最有前途的聚合物之一，但聚乳酸薄膜的抗紫外老化效果差，这限制了其在广泛领域中的应用。
2、为了解决聚乳酸基薄膜抗紫外老化能力差的问题，科研者们做了很多努力，如如中国专利公开号cn109401250b的专利，其公开了一种抗紫外老化聚乳酸复合材料及其制备方法，以及中国专利公开号cn109338503a的专利，其公开了一种抗紫外老化线聚乳酸纤维的制备方法，尽管两者均增加了聚乳酸的抗紫外老化能力，但仍具有添加量高，抗紫外老化效果不理想的问题，纳米无机材料对紫外线具有很强的吸收和屏蔽作用，其中纳米tio2可以反射和散射长紫外线，并吸收中波长区域中的紫外线，因此可以用作有前途的抗紫外老化线老化剂，二苯甲酮及其衍生物是最常用的紫外线吸收剂之一，它们能够吸收或反射uva和uvb范围内的紫外线辐射，从而促进了这些产品在多种应用中的广泛使用，但二苯甲酮及其衍生物属于小分子结构，在使用的过程中容易析出，造成基体材料抗紫外老化效果不稳定的现象，为此将其接枝在无机
3、（一）解决的技术问题
4、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜和制备方法，解决了聚乳酸纤维膜抗紫外老化能力差，机械性能低的问题。
5、（二）技术方案
6、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，所述抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜制备方法包括以下步骤：
7、（1）将纳米二氧化钛超声分散在甲苯溶剂中，然后再向其中加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌均匀后，升温至70-100℃进行反应2-6h，待反应结束后，过滤，使用乙醇洗涤，得到环氧化纳米二氧化钛；
8、（2）将单端氨基聚乙二醇溶解在去离子水溶液中，使用氨水调节ph至9-10，然后再加入环氧化纳米二氧化钛，进行反应，待反应结束后，过滤，使用去离子水洗涤，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化钛；
9、（3）将聚乙二醇接枝纳米二氧化钛和甲苯放置在反应瓶中，除去水分，然后在氮气氛围下加入金属钠，加热至反应温度进行反应，待反应结束后，过滤，使用乙醇洗涤，得到聚乙二醇钠接枝纳米二氧化钛；
10、（4）将聚乙二醇钠接枝纳米二氧化钛与分子式为c16h14o4的2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮分散在二甲苯溶剂中，搅拌均匀后，进行反应，待反应结束后，过滤，使用乙醇洗涤，得到二苯甲酮基聚乙二醇接枝纳米二氧化钛；
11、（5）将聚乳酸溶解在二氯甲烷中和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，完全溶解后再加入二苯甲酮基聚乙二醇接枝纳米二氧化钛搅拌均匀后，将其转移至注射器中，调整纺丝距离至15-25cm，纺丝电压15-20kv，纺丝速度0.8-2ml/h，然后进行静电纺丝，得到抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜。
12、优选的，所述步骤（1）中纳米二氧化钛，甲苯和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷之间的质量比为100:1500-3000:40-80。
13、优选的，所述步骤（2）中单端氨基聚乙二醇，去离子水和环氧化纳米二氧化钛之间的质量比为180-300:2400-4000:100。
14、优选的，所述步骤（2）中反应温度为60-90℃，反应时间为3-8h。
15、优选的，所述步骤（3）中聚乙二醇接枝纳米二氧化钛，甲苯和金属钠之间的质量比100:1600-3000:0.3-1。
16、优选的，所述步骤（3）中反应温度为90-120℃，反应时间为12-36h。
17、优选的，所述步骤（4）中聚乙二醇钠接枝纳米二氧化钛，2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮和二甲苯之间的质量比为100:35-80:1500-3000。
18、优选的，所述步骤（4）中反应温度为60-100℃，反应时间为6-15h。
19、优选的，所述步骤（5）中聚乳酸，二氯甲烷，n,n-二甲基甲酰胺和二苯甲酮基聚乙二醇接枝纳米二氧化钛之间的质量比为100:140-280:60-120:1.5-5。
20、（三）有益的技术效果
21、与现有技术相比，本专利技术具备以下实验原理和有益技术效果：
22、该一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，首先使用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化钛进行改性，得到环氧化纳米二氧化钛，然后在碱性条件下，使得环氧化纳米二氧化钛的环氧基团与单端氨基聚乙二醇的氨基进行开环反应，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化钛，接着在氮气无水条件下，使用金属钠对聚乙二醇接枝纳米二氧化钛进行改性，得到聚乙二醇钠接枝纳米二氧化钛，接着使得聚乙二醇钠接枝纳米二氧化钛与2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮的环氧基团进行开环反应，得到二苯甲酮基聚乙二醇接枝纳米二氧化钛，最后使用静电纺丝技术，得到抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜。
23、该一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，相对于纯相的聚乳酸纤维膜，添加了二苯甲酮基聚乙二醇接枝纳米二氧化钛的聚乳酸纤维膜具有更强的机械性能以及抗紫外老化能力，纳米二氧化钛是一种宽带系半导体添加材料，不仅能够通过与有机基体之间形成网络结构，使得纤维膜受到外力的作用时，将外部应力分散在纤维膜内部，避免由于应力集中而造成的破坏，提升纤维膜的机械性能，而且添加在聚乳酸纤维膜时，借由纳米二氧化钛不含电子的孔导带结构和充满电子的价带结构，当受到光照时，禁止带间隙能量大的光子被其吸收，从而使得出现电子跃迁行为，电子由价带转移至导带结构上，并留下空穴，形成了电子-空穴结构，增加了聚乳酸纤维膜的紫外吸收能力，并使得光能转化为热能，除此之外，纳米二氧化钛具有紫外线屏蔽能力，并对紫外线形成较强的散射，使得照射在纳米二氧化钛表面的光线形成漫反射，进一步增加了聚乳酸纤维膜的抗紫外老化能力，二苯甲酮基衍生物能够作为一种紫外吸收剂添加在聚乳酸纤维膜中，其结构内部的酮基与邻羟基形成了内氢螯合环，当受到紫外线照射时，通过酚式与醌式之间的可逆转换，使得紫外线能量转化为热能，从而达到聚乳酸纤维膜的抗紫外老化效果，将二苯甲酮基衍生物接枝在纳米二氧化钛表面，不仅能够增加聚乳酸纤维膜的抗紫外老化能力，而且避免了小分子析出而导致的抗紫外老化效果不稳定的现象，提升其稳定性，聚乙二醇与聚乳酸之间具有良好的相容性，聚乙二醇链接枝在纳米二氧化钛表面，能够增加纳米二氧化钛与聚乳酸之间的相容性，使得其分散更加均匀，从而提升了纳米二氧化钛在聚乳酸纤维膜之中的抗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（1）中纳米二氧化钛，甲苯和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷之间的质量比为100:1500-3000:40-80。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（2）中单端氨基聚乙二醇，去离子水和环氧化纳米二氧化钛之间的质量比为180-300:2400-4000:100。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（2）中反应温度为60-90℃，反应时间为3-8h。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（3）中聚乙二醇接枝纳米二氧化钛，甲苯和金属钠之间的质量比100:1600-3000:0.3-1。
6.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（3）中反应温度为90-120℃，反应时间为12-36h。
7.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（4）中聚乙二醇钠接枝纳米二氧化钛，2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮和二甲苯之间的质量比为100:35-80:1500-3000。
8.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（4）中反应温度为60-100℃，反应时间为6-15h。
9.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（5）中聚乳酸，二氯甲烷，N,N-二甲基甲酰胺和二苯甲酮基聚乙二醇接枝纳米二氧化钛之间的质量比为100:140-280:60-120:1.5-5。
...【技术特征摘要】
1.一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（1）中纳米二氧化钛，甲苯和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷之间的质量比为100:1500-3000:40-80。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（2）中单端氨基聚乙二醇，去离子水和环氧化纳米二氧化钛之间的质量比为180-300:2400-4000:100。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（2）中反应温度为60-90℃，反应时间为3-8h。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外老化聚乳酸复合纤维膜，其特征在于：所述步骤（3）中聚乙二醇接枝纳米二氧化钛，甲苯和金属钠之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王林亚，储贞月，程悦，
申请(专利权)人：湖州云泽环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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