[发明专利]二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：取二氧化碳基聚碳酸亚丙酯、草酸、乳酸，进行缩聚反应，得到缩聚物；将缩聚物与乙基磷酰二氯进行取代反应，得到取代物；将取代物与纤维素进行反应，得到改性纤维素产物；最后，将得到的所述改性纤维素产物与聚乳酸进行共混，得到二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料。本发明所述的二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料的制备方法，得到的材料具有良好的物理化学性能、力学性能、生物降解性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸（简称PLA）是一种广受欢迎的可生物降解的脂肪族聚酯，由生物质原料经微生物发酵生产的小分子乳酸聚合而成，其具有可生物降解、可再生、生物相容性好、高机械强度、高熔融温度和易加工等特点。PLA在自然界中最终的分解产物为二氧化碳和水，对生态环境没有污染，属于一种绿色环保的聚合物。

基于以上固有优势，PLA已经被广泛应用于工业、医药、建筑、交通、农业、电子电气、汽车和环保材料等领域，同时，作为石油基聚合物的一种有前途的替代物，PLA已经受到了越来越多的关注。但是，聚乳酸价格高，且有质脆、韧性差、耐热性差等缺点，严重限制其在更多领域的应用。

为解决上述问题，现有技术常对聚乳酸进行化学改性，例如，中国专利文献CN102485768A中公开了含有聚碳酸酯单元的聚乳酸共聚物及其制备方法，并具体公开了其采用催化剂，对乳酸或乳酸预聚物、与聚碳酸酯预聚物及官能团调节剂进行缩聚制备聚乳酸共聚物的聚合工序。

虽然上述方法制备得到的共聚物具有较好的热稳定性，但是，力学性能仍然不够理想。鉴于此，目前亟待提出一种力学性能优异的聚乳酸共聚物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料的制备方法，解决现有技术中聚乳酸共聚物的力学性能不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）取二氧化碳基聚碳酸亚丙酯、草酸、乳酸，进行如下的缩聚反应：

（Ⅰ）

得到如式（Ⅰ）所示的缩聚物；

（2）将式（Ⅰ）所示的缩聚物与乙基磷酰二氯进行如下的取代反应：

（Ⅱ）

得到如式（Ⅱ）所示的取代物；

（3）将式（Ⅱ）所示的取代物与纤维素进行反应，得到改性纤维素产物：

（4）将步骤（3）中得到的所述改性纤维素产物与聚乳酸进行共混，得到二氧化碳基聚乳酸共聚物改性纤维素材料。

优选地，步骤（1）的所述缩聚反应中，x、y、z的比值关系为1:1：1~3，n的取值范围为10~30。

优选地，步骤（1）的所述缩聚反应的反应温度为50℃~150℃，反应时间为3h~48h，真空度为0.085MPa~0.095MPa。

优选地，步骤（1）的所述缩聚反应在催化剂的催化下进行，所述催化剂为辛酸亚锡。

优选地，步骤（1）中，所述二氧化碳基聚碳酸亚丙酯的分子量为1000~3000，且末端基团为羟基；所述乳酸为L-乳酸；其中，所述二氧化碳基聚碳酸亚丙酯由环氧丙烷与二氧化碳共聚生成。