[发明专利]一种溶剂回流法制备聚乳酸/金刚石纳米复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明利用溶剂回流法制备聚乳酸/金刚石纳米复合材料，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚乳酸（PLA）的物理性能良好，可用于加工成多种塑料制品，同时具有良好的生物相容性和生物可降解性。因此在各种工业用和民用塑料制品以及生物医用领域有着广泛的应用。但是，聚乳酸的玻璃化温度约为60℃，导致一般聚乳酸基产品在50℃左右就软化变形，大大限制了它的应用范围。因此，对聚乳酸进行改性，制备优异性能的聚乳酸复合材料成为聚乳酸研究领域的重点之一。

中国申请专利号：201110409033.8公开了名称为“一种耐热性聚乳酸复合材料及其制备方法”的专利，采用超微酚醛纤维对聚乳酸进行改性。超微酚醛纤维作为聚乳酸基复合材料的骨架结构，通过和聚乳酸及其它助剂的物理共混来提高复合材料的软化变形温度和力学强度。但是，其原料处理过程比较复杂，需要真空烘干数小时。并且，超微酚醛纤维的价格比较昂贵。

中国申请专利号：201110423166.0公开了名称为“一种纳米高分子聚乳酸复合材料及其制备方法”的专利，采用纳米高分子与聚乳酸的物理共混来实现对聚乳酸改性的目的。使用的纳米高分子有：纳米聚碳酸酯、纳米聚甲基丙烯酸甲酯、纳米聚甲醛、纳米聚丁二酸丁二醇酯、纳米尼龙6、纳米尼龙66、纳米聚对苯二甲酸乙二醇酯，但尚未见任何采用纳米金刚石来改性聚乳酸并制备聚乳酸/金刚石纳米复合材料的报道。

发明内容

本发明的目的是制备一种耐热性的聚乳酸/金刚石纳米复合材料。本发明以甲苯作为溶剂，将纳米金刚石和乳酸单体、催化剂进行混合反应，采用溶剂回流法首次由乳酸单体制备出聚乳酸/金刚石纳米复合材料。

本发明的技术方案为：

一种溶剂回流法制备聚乳酸/金刚石纳米复合材料的方法，包括以下步骤：

向反应器中加入乳酸水溶液和纳米金刚石，室温下超声分散1h后再加入催化剂和溶剂，于150℃及搅拌的条件下反应12～48h，随后利用减压蒸馏除去溶剂与反应生成的水；反应的产物用丙酮溶解，再用蒸馏水沉淀并干燥，得到聚乳酸/金刚石纳米复合材料。

其中，物料质量配比为乳酸水溶液：纳米金刚石：催化剂：溶剂＝1000：1～50：3.5-6：1000-1500。

所述乳酸水溶液的浓度为质量百分比浓度≥80%；

所述催化剂为辛酸亚锡；

所述的溶剂为甲苯、二苯醚或二甲苯。

本发明的有益效果为：和其它制备聚乳酸的方法相比，溶剂回流法的反应温度较低，设备简单，操作简便，易于实施。本发明与背景技术相比的优点在于：尚未见有关聚乳酸/纳米金刚石复合材料的专利和论文报道，本发明所制备的聚乳酸/纳米金刚石复合材料是一种新型的材料，并且提高了聚乳酸的耐热性。对复合材料进行热失重分析，其5%及10%失重温度均升高了约40℃，完全分解温度提高了60℃，明显提高了聚乳酸的热稳定性。

附图说明

图1.聚乳酸/金刚石纳米复合材料与纯聚乳酸的热失重图，其中a:聚乳酸金刚石纳米复合材料；b:纯聚乳酸；（升温速率：10℃/min；气氛：N₂）

具体实施方案

实施例1

于装有磁性搅拌子的三口瓶中加入乳酸水溶液100g（质量百分比浓度为80%），0.1g纳米金刚石(普通市售，粒径为10～80nm)，室温下将乳酸溶液超声分散1h后加入0.35g的辛酸亚锡及用分子筛除水后的甲苯100g，于150℃及磁力搅拌的条件下反应12h。利用减压蒸馏（真空度为-0.1MPa）除去甲苯和反应生成的水（水可以与甲苯形成共沸，在共沸条件下可以将甲苯与反应生成的水同时除去）。产物用100mL丙酮溶解，再用400mL蒸馏水使之产生沉淀，并将沉淀产物在60℃下干燥48h，得到聚乳酸金刚石纳米复合材料37.7g。经过对复合材料的热失重测试，由表1和图1得知：其5%及10%失重温度均升高约40℃，完全分解温度提高了60℃，明显提高了聚乳酸的热稳定性。

实施例2