[发明专利]一种聚乳酸接枝壳聚糖的无溶剂制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸接枝壳聚糖的无溶剂制备方法，属于材料领域。本发明将丙交酯、催化剂和壳聚糖混合均匀后进行聚合接枝，本发明提出的一种干态接枝方法，无需使用二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等有机溶剂作为反应介质，接枝产物也无需使用乙醇等有机溶剂进行沉淀析出。该方法使得接枝反应中丙交酯单体的反应效率较高，得到的聚乳酸接枝壳聚糖具有较好的热塑性，整个反应高效清洁，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸接枝壳聚糖的无溶剂制备方法，属于材料领域。

背景技术

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物，甲壳素是地球上最丰富的有机物之一，在自然界的产量仅次于纤维素。聚乳酸是以来源于玉米、木薯等作物中的糖类为原料生产单体并聚合而成的一类生物可降解脂肪族聚酯。因此壳聚糖和聚乳酸均具有来源充分、可降解、可再生的特点。但是壳聚糖本身的可加工性较差，再生形成的薄膜或纤维材料机械性能差，尤其是湿态机械性能较差，因此单独应用的难度较大。聚乳酸具有较强的疏水性，如果可以将聚乳酸接枝到壳聚糖上，则可以在不影响最终产物生物可降解性的前提下，提高壳聚糖的热熔融性和可加工性能，使得再生壳聚糖材料的湿态机械性能获得明显改善。

近年来，壳聚糖/聚乳酸复合材料因其良好的抗菌性、生物相容性和可降解性得到了人们的广泛关注。目前已有关于直接将壳聚糖放入L-乳酸中聚合接枝的文献(壳聚糖-聚乳酸接枝共聚物的制备与表征,化工新型材料,2012,5,4005)，也有以溶剂为反应介质达到接枝目的的报道(壳聚糖与丙交酯接枝共聚物的制备与表征,材料科学与工程学报,2008,1,2601)和 (Poly(l-lactic acid)bio-composites reinforced by oligo(d-lacticacid)grafted chitosan for simultaneously improved ductility,strength andmodulus.International Journal of Biological Macromolecules,2019.131:p.495-504.)。现有技术中所涉及到的接枝方法，需要使用大量有机溶剂，或者有毒的交联剂(如2,4-甲苯二异氰酸酯类(Synthesis and characterization of poly(lactic acid)basedgraft copolymers.Reactive and Functional Polymers,2015.93:p.47-67.)，方法本身不安全环保；且由于接枝单体溶解在有机溶剂中，与壳聚糖颗粒的距离很大，发生接枝反应的几率较小，而单体之间发生聚合生成共聚物的几率较大，造成了单体的大量浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明属于新材料及其制备技术领域。本发明提出的一种干态接枝方法，无需使用二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等有机溶剂作为反应介质，接枝产物也无需使用乙醇等有机溶剂进行沉淀析出。该方法使得接枝反应中丙交酯单体的反应效率较高，得到的聚乳酸接枝壳聚糖具有较好的热塑性，整个反应高效清洁，绿色环保，具有一定的可推广性。本发明所要解决的技术问题是如何通过将聚乳酸简单环保高效地接枝到壳聚糖上，提高壳聚糖的可加工性和相关材料的湿态性能。

本发明的第一个目的是提供一种聚乳酸接枝壳聚糖的制备方法，所述方法是将丙交酯、催化剂和壳聚糖混合均匀后进行聚合接枝，聚合接枝过程中无溶剂。

本发明的第二个目的是提供一种聚乳酸接枝壳聚糖的制备方法，所述方法是将丙交酯溶于溶剂，再加入催化剂和壳聚糖，然后经旋转蒸发得到壳聚糖和丙交酯的均匀共混物，将共混物放入三口烧瓶内进行聚合接枝，聚合接枝过程中无溶剂。

在本发明一种实施方式中，丙交酯和壳聚糖的质量比为(2～10):1。

在本发明一种实施方式中，催化剂为辛酸亚锡，加入量为丙交酯的0.1～1‰。