[發(fā)明專利]一種PHBV嵌段共聚改性及其纖維制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710119745.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106905506A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧炳耀;劉慶生;夏賽男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G18/73
• 分類號(hào): C08G18/73;C08G18/61;C08G18/42;C08G63/08;C08G77/445;D01F6/62;D01F6/70;D01F6/84
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PHBV嵌段共聚改性及其纖維制備方法，屬于生物基聚合物改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

PHBV是由微生物合成的一類具有熱塑性聚合物，其資源可再生、生物可降解，具有優(yōu)異的生物相容性、可加工性、壓電性、耐水解性等。PHBV可以進(jìn)行紡絲制得纖維，應(yīng)用于紡織領(lǐng)域或制得PHBV纖維支架應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域。然而由于材料的加工窗口窄，結(jié)晶度高，材料較脆等缺陷極大限制了PHBV的應(yīng)用，因此針對(duì)PHBV以上缺陷，其改性研究備受矚目。

PHBV改性方法很多，包括嵌段共聚的改性方法。嵌段共聚改性方法可以控制高聚物的結(jié)構(gòu)，從根本上解決高聚物的性能缺陷。嵌段共聚可以選擇不同的嵌段以及控制鏈段的長(zhǎng)度，從而獲得不同性能的高聚物。這種方法可以有效的實(shí)現(xiàn)高聚物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能調(diào)控。嵌段共聚改性方法相比于其他方法，可以同時(shí)賦予高聚物不同的性能。因此這種直接的靈活的改性方法可以有效的克服PHBV的性能缺陷。

而在采用嵌段共聚的方法引入軟鏈段的同時(shí)，還引入了POSS，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)/無(wú)機(jī)分子雜化，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上克服PHBV的性能缺陷，同時(shí)也探索了PHBV嵌段共聚物雜化POSS體系的結(jié)晶行為，這是在PHBV嵌段共聚改性方面報(bào)道較少的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)便、低結(jié)晶度高韌性的PHBV嵌段共聚 改性及其纖維制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是采用嵌段共聚的方法在PHBV分子主鏈上引入第二組份PCL和第三組份POSS，制備出PHBV/PCL/POSS嵌段共聚物，改善PHBV的脆性并提高體系的力學(xué)性能，然后采用溶液靜電紡絲技術(shù)制備高韌性的PHBV/PCL/POSS嵌段共聚物纖維膜。步驟如下：

步驟一：PHBV大分子單體的制備

以二丁基二月桂酸錫或?qū)妆交撬釣榇呋瘎谌軇┒叶级酌鸦蛉軇┞确轮校?40℃或60℃的反應(yīng)溫度下，PHBV與乙二醇(EG)發(fā)生酯交換反應(yīng)，合成PHBV大分子單體(PHBV-diol)。

步驟二：POSS/PCL雜化共聚物及PCL均聚物的合成

在二丁基二月桂酸錫的催化作用下，用POSS和乙二醇引發(fā)ε-CL單體開(kāi)環(huán)聚合，分別制備POSS/PCL雜化共聚物及PCL均聚物。反應(yīng)時(shí)間為16小時(shí)，反應(yīng)溫度為140℃，冷凝回流并通入氮?dú)猓瑪嚢杷俣葹?00r/min。

步驟三：PHBV基嵌段共聚物的合成

采用兩步法或一步法，制備一系列的PHBV/PCL/POSS嵌段共聚物。

步驟四：PHBV基嵌段共聚物纖維的制備

將提純后的PHBV溶于氯仿中配成濃度為4wt％的紡絲液，將提純后的PPP2.9K、PPP5.5K、PPP12K、PPP2K-1、PPP2K-2和PPP2K-3溶于氯仿中，配制濃度為12wt％～20wt％紡絲液，在10kV～20kV紡絲電壓，10cm～20cm的接收距離，1.5mL/h的紡絲速度，0.4mm噴頭內(nèi)徑及400r/min的滾筒轉(zhuǎn)速下，分別制備PHBV及PHBV基嵌段共聚物纖維。

本發(fā)明的有益效果：工藝簡(jiǎn)便易控，改善PHBV的脆性并提高體系的力學(xué)性能，改性后的PHBV基嵌段共聚物纖維膜的斷裂伸長(zhǎng)率是PHBV纖膜維的70 倍以上。

附圖說(shuō)明

圖1為PHBV基嵌段共聚物的合成方程式。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明做各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

實(shí)施例1：PHBV嵌段共聚改性及其纖維制備方法

步驟一：PHBV大分子單體的制備

以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，在溶劑氯仿中，60℃的反應(yīng)溫度下，PHBV與EG發(fā)生酯交換反應(yīng)，合成PHBV-diol。

步驟二：POSS/PCL雜化共聚物及PCL均聚物的合成

在二丁基二月桂酸錫的催化作用下，用POSS和乙二醇引發(fā)ε-CL單體開(kāi)環(huán)聚合，分別制備POSS/PCL雜化共聚物及PCL均聚物。反應(yīng)時(shí)間為16小時(shí)，反應(yīng)溫度為140℃，冷凝回流并通入氮?dú)猓瑪嚢杷俣葹?00r/min。

步驟三：PHBV基嵌段共聚物的合成