[发明专利]兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料，包括荧光生物基聚酯改性木质素、氧化锌、银颗粒、聚乳酸，其中荧光生物基聚酯改性木质素添加量为聚乳酸基体质量的5%，氧化锌添加量为聚乳酸基体质量的10%，银颗粒添加量为聚乳酸基体质量的5%。本发明提供的聚乳酸复合材料，荧光性能相比于聚乳酸/纯木质素复合材料有较大的提升，可以用于防伪材料领域，同时具有光热转换作用，拓宽了聚乳酸在荧光防伪领域以及光热转换保暖织物领域的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

近年来，随着世界社会经济和科技文明的飞速发展，化石能源例如：煤、石油等人类赖以生存的资源逐年减少，而且其可替代能源很少。广泛的使用这些化石能源以及石油基制品，产生的废弃物难以降解，严重地污染了环境以及干扰了人们的正常生活。因此，寻求生物可降解的生物基能源以及高分子材料逐渐成为研究热点。与化石能源以及石油基材料相比，生物基材料在使用之后可进行生物降解过程，因此相比于石油基材料具有很大优势，降低了人们对石油基聚合物的依赖。聚乳酸是一种由玉米淀粉制得的乳酸经过开环聚合反应制备的生物基材料聚合物，是一种具有生物可降解性和生物相容性的材料，最终可完全降解成环境友好型产物。聚乳酸主要应用于农业、医疗、包装等领域，但是由于其功能性单一，很大程度上限制了聚乳酸在其他领域的应用。因此如何克服聚乳酸功能性单一的限制，制备出兼具多功能的聚乳酸复合材料是一个难题。

木质素是地球上的天然高分子资源，具有可生物降解的优良特性及生物相容性等。但是98%的木质素被用作燃料燃烧来获取能量，这既产生大量的温室气体二氧化碳，也是对木质素资源的浪费。因此，合理高效化应用木质素对环境、经济有着积极意义。由于木质素的苯环结构，它一般作为聚合物的增强剂，同时赋予聚合物良好的生物相容性，但是木质素单一的性能限制了它在其他领域的广泛应用。

发明内容

目的：为了克服现有技术中聚乳酸、木质素各自功能性单一的不足，本发明提供一种兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料及其制备方法。

研究表明柠檬酸与半胱氨酸经过脱水反应生成的共轭化合物（噻唑吡啶甲酸，TPA）不仅具有生物相容性而且具有良好的荧光性能，将其与木质素进行酯化反应不仅保持了木质素的生物可降解性而且赋予了木质素优异的荧光性能。氧化锌与银作为半导体及贵金属材料，对于太阳光具有一定的吸收能力且具有光热转换性能。因此可将荧光生物基聚酯改性的木质素，与氧化锌、银颗粒及聚乳酸复合制备出兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料，包括荧光生物基聚酯改性木质素、氧化锌、银颗粒、聚乳酸，其中荧光生物基聚酯改性木质素添加量为聚乳酸基体质量的5%，氧化锌添加量为聚乳酸基体质量的10%，银颗粒添加量为聚乳酸基体质量的5%。

进一步地，所述氧化锌添加量为聚乳酸基体质量的10%。

进一步地，所述氧化锌的形貌为片状或柱状。

一种兼具荧光和光热转换功能的聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下过程：

（1）将木质素粉末与柠檬酸、半胱氨酸、去离子水混合，超声、球磨，得到荧光生物基聚酯改性木质素；

将Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水中，溶液中加入三乙醇胺或六亚甲基四胺，搅拌之后装入高压釜，150-170℃下反应1.5-3h，收集产物，去离子水洗涤，冷冻干燥后收集氧化锌样品待用；