[发明专利]热塑型葡甘聚糖/聚乳酸共混材料及其制备方法

说明书

(一)技术领域  本发明热塑型葡甘聚糖/聚乳酸共混材料及其制备方法。

(二)背景技术  全世界每年有1.5亿吨石油、天然气等有限的石化资源用于化学合成“合成高分子”，为了减少废弃合成高分子材料产品对环境的影响和有限资源的利用，重新构筑可持续发展的人类社会已成为世界各国的共识。实现世界经济的可持续发展，国内外的相关研究前沿之一是利用清洁生产技术，将可再生的生物质资源，改性、合成满足使用要求的环境友好高分子新材料，降低对有限资源的消耗，减少材料使用后对环境的污染，为此国内外的相关研究更注重寻找新的天然高分子塑料材料。

葡甘聚糖是一种从植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物细菌中提取的天然高分子多糖，其分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β-1，4-糖苷键连接，同时在甘露糖C-3位上还存在短支链结构，而在C-6位上还存在乙酰基团(约每19个糖残基上存在一个乙酰基)，这些乙酰基的存在控制了分子水溶性的大小。葡甘聚糖具有亲水性、凝胶性、成膜性、抗菌性、可食用性、低热值性等多种特性和一些特殊的生理功能，可广泛应用于环保、食品、医药、化工以及生物领域。作为一种可再生天然资源来源充足、可生物降解、具有化学可修饰的官能团，并具有一定金属离子络合能力。热塑改型后葡甘聚糖，是一种经过由魔芋葡甘聚糖及各种有机单体自由基聚合，接枝，交联等化学方法获得的一种可完全生物降解的可热塑材料，具有很强的疏水性，拥有广阔的市场前景，为未来替代石油化工塑料产品提供了新的思路，但是热塑型葡甘聚糖的加工性能不佳，其流变特性不适合常规聚合物加工设备上加工出符合使用要求的产品，综合力学性能难以满足使用要求。

聚乳酸(PLA)是由人工半合成的热塑性脂肪族聚酯，是一种重要的乳酸衍生物，是以乳酸为单体经化学合成得到的一类高分子材料，是一种真正的生物塑料，其无毒、无刺激性，具有良好的生物相容性，可塑性好，可生物分解吸收，其降解产物为水和二氧化碳，其物理性质介于PET和PA-6之间，用途十分广泛。但是，聚乳酸作为一种生物分解的脂肪族聚酯类材料，与聚烯烃类材料不同，这类材料的熔体性能差，加工应用过程中存在着困难，其材料的粘度和强度均较低，导致成型加工过程中定型速度很慢，实施吹塑、压延、注塑纺丝等加工方式难度很大；同时在熔体状态下十分容易发生材料的分解，使得聚合物的分子量下降超过50％，导致成型加工制品的力学强度严重下降。因此聚乳酸的加工性能较差，很难通过常规的加工方法在常规聚合物加工设备上加工出符合使用要求的产品。

热塑性葡甘聚糖与聚乳酸熔融共混改性后得到的新型热塑共混材料加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。

(三)发明内容

1、发明目的本发明的目的是提供一种环境友好的热塑型葡甘聚糖/聚乳酸共混材料及其制备方法。热塑型葡甘聚糖/聚乳酸共混可以改善热塑型葡甘聚糖的加工性能，解决其拉伸强度低等性能不足的问题，同时可以对聚乳酸起到较好的增塑作用，解决聚乳酸加工性能、韧性和抗撕裂性能不足、断裂伸长率低、薄膜较脆等不足等问题，提供一种以天然葡甘聚糖为原料，生产环境友好的葡甘聚糖/聚乳酸热塑材料的新方法，为可再生资源葡甘聚糖的大规模开发利用服务。

2、技术方案本发明的技术方案是：

一种热塑型葡甘聚糖/聚乳酸共混材料，它的各组分的重量份为：热塑型葡甘聚糖1～99，聚乳酸1～99，交联剂0～10，增塑剂0～10。

将热塑型葡甘聚糖1～99份、聚乳酸1～99份，交联剂0～10份和增塑剂0～10份在高速混合机中搅拌5～20分钟，在温度30～60℃干燥8～12小时，控温于100～140℃将共混料在双螺杆挤塑机中熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下造粒得到完全生物降解热塑型葡甘聚糖/聚乳酸共混材料。

热塑性葡甘聚糖是按重量份配比将纯化葡甘聚糖100份，溶胀于pH10的50％的葡甘聚糖乙醇水溶液500份中，控温50℃进行脱乙酰基10小时，过滤、洗涤至中性，在50℃干燥12小时，再溶胀于500份水中，控温50℃，加入过硫酸钾5份和丙烯酸甲酯100份，接枝共聚反应4小时，过滤清洗，在50℃下干燥12小时，即得到热塑性葡甘聚糖。