[发明专利]一种聚多糖纳米粒子接枝聚酯改性聚乳酸材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚多糖纳米粒子接枝聚酯改性聚乳酸材料的制备方法，属于可降解生态环境材料领域，也属于生物医学材料领域。

背景技术

天然高分子材料具有可再生，环境友好等优点，因此近年来开发天然高分子材料产品成为各国研究的热点。动、植物体内的聚多糖结晶体经酸或碱处理及超声等方法分散后在溶液中形成稳定的纳米结构，主要是棒状晶须(如纤维素和甲壳素晶须)和片层纳米晶(如淀粉纳米晶)。无机纳米粒子(如层状硅酸盐、碳纳米管、纳米SiO₂)对聚合物材料力学性能和热性能的明显提高，促使纳米复合材料的研究不断深入并取得了许多产业化成果。同时，纳米尺度粒子的安全和健康问题也被提出，并日益受到重视。天然聚多糖具有生物降解性和生物相容性，可避免无机纳米粒子使用后造成的堆积并有利于回收聚合物基质，还能避免无机纳米粒子对安全和健康所造成的影响。同时，天然聚多糖晶须和片晶基于纳米尺度的高比表面积及刚性棒状和片状结构，能发挥出如同无机纳米粒子增强材料的功能。目前，利用天然聚多糖纳米晶须和片晶已成功地增强改性了橡胶(Biomacromolecules 2006，6，612；Biomacromolecules 2003，4，1835；Macromolecules 2005，38，3783)、淀粉塑料(Biomacromolecules 2006，7，531)、聚乳酸塑料(Biomacromolecules 2005，6，3160)、聚己内酯(Macromolecules 2002，35，2190)、聚乙烯醇(Polymer 2005，46，5637)、聚丙烯、聚氯乙烯、大豆蛋白塑料等，特别值得提出的是从淀粉中提取的淀粉纳米片晶在与淀粉塑料复合时也显示出明显的增强效果。在实际应用方面，意大利Novamont公司和Goodyear轮胎和橡胶公司已经利用从淀粉中提取的纳米粒子部分地取代传统的橡胶增强填料-碳黑和二氧化硅，开发出环境友好的低滚动阻力的轮胎(Europe Patent，EP995775A1，2000)。此外，纤维素晶须还被用于增强含锂离子的聚电解质，可作为锂电池的原材料(ElectrochimActa 2005，50，3897；Macromolecules 2004，37，4839；J Appl Polym Sci 2004，93，2883)。

高性能聚乳酸材料的开发，通常经由两种方式予以实现：一是提高聚乳酸的分子量；二是通过材料复合新技术进行改性。目前，高分子量聚乳酸产品的生产在技术和工艺上存在很大的困难，而且成本高，制约了聚乳酸在包装材料领域的应用。通过引入其它组分与聚乳酸复合，不仅可以赋予聚乳酸高性能，还可以创造很大的成本降低空间，同时工艺也简单易行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、环保、易降解、工艺简单的聚多糖纳米粒子接枝聚酯改性聚乳酸材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种聚多糖纳米粒子接枝聚酯改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按聚多糖纳米粒子与聚合单体的质量比为1∶1-500，选取聚多糖纳米粒子、聚合单体，聚多糖纳米粒子与聚合单体混合，再加入催化剂，催化剂加入质量为聚合单体质量的0.01-5％，混合均匀，得到混合物A；然后采用热聚合或微波辅助聚合；

热聚合为：混合物A放入容器中，抽真空，使混合物A保持在真空的密闭容器中，放入油浴中于70-120℃下聚合反应1-48小时，反应完后取出、冷却，得到混合物B；

微波辅助聚合为：混合物A放入容器中，抽真空，使混合物A保持在真空的密闭容器中，放入微波中反应，反应功率为50-800瓦，时间为1-20分钟，反应完后取出、冷却，得到混合物B；

所述的聚多糖纳米粒子为纤维素晶须、甲壳素晶须、淀粉纳米晶中的任意一种或任意一种以上的混合物，任意一种以上的混合时，各组分为任意配比；所述的聚合单体为己内酯或丙交酯；所述的催化剂为辛酸亚锡；

2)混合物B中加入二氯甲烷溶解，等混合物B溶解完全，得到混合物C；混合物C中加入甲醇沉淀，抽滤、洗涤沉淀物、干燥；即得聚多糖纳米粒子接枝聚酯；

3)按质量百分比为：聚多糖纳米粒子接枝聚酯0.01-95，聚乳酸5-99.99，选取聚多糖纳米粒子接枝聚酯、聚乳酸，然后采用熔融共混、溶液共混或挤出共混；