[發明專利]一種纖維素衍生物接枝聚乳酸的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201811203930.1
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109456487A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 周煥珍
• 申請（專利權）人: 湖北省冠成生物降解塑料制品有限公司
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 陳常美

本發明涉及一種纖維素衍生物接枝聚乳酸的制備方法和應用，包括以下步驟：將纖維素衍生物加入到溶劑中，溶解后加入聚乳酸，攪拌至聚乳酸完全溶解；加入催化劑，升溫后反應；真空干燥即得到纖維素接枝聚乳酸共聚物。本發明制備纖維素接枝聚乳酸共聚物，用于全生物可降解薄膜的制備，提高聚乳酸纖維素復合膜中兩項界面相容性，改善復合膜的機械力學性能以及透明性。本發明所用原料為商業聚乳酸，利用酯交換的方法，將其與纖維素衍生物反應，獲得的聚乳酸接枝纖維素可用于聚乳酸/纖維素復合材料的界面增溶劑，改善復合材料力學性能，該方法避免了使用高純度丙交酯單體以及開環聚合反應條件要求高、催化劑昂貴的問題，易于工業化。

技術領域

本發明屬于醫藥領域，涉及一種纖維素衍生物接枝聚乳酸的制備方法及應用。

背景技術

PLA 是一種以生物植物為原料人工合成的可生物降解的熱塑性脂肪族聚酯，在自然環境下PLA能夠完全降解成小分子。PLA能采用通用的塑料加工方法，如擠出、模塑、澆注成型、熔融紡、溶液紡、吹塑等進行加工，因此，PLA可以代替現有的石油基塑料制品，解決環境污染的問題。特別是在包裝領域，PLA具有良好的光澤性和透明度，良好的透氧性、透氣性及透二氧化碳性，所以可以用來制作雙向拉伸薄膜、保鮮包裝材料，代替目前通用的石油基塑料薄膜材料，如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。但PLA作為包裝材料，目前的實際應用仍然受到限制，主要是由于PLA薄膜性脆、力學強度低、尺寸穩定性差等，而且成本較石油基塑料高等缺點。共混改性是改善PLA薄膜材料的機械性能，降低PLA薄膜成本的有效途徑。纖維素及其衍生物來源豐富，是可再生的生物資源，價格低廉，在自然環境中能夠完全降解，是環境友好材料。利用纖維素及其衍生物等對聚乳酸共混改性，一方面可以制備完全生物降解的高分子材料，并且改善聚乳酸的機械力學性能以及耐熱性能，另一方面利用纖維素的低成本優勢，有效降低聚乳酸薄膜價格。制備的共混薄膜無毒、特別適用于食品包裝領域。

纖維素為難溶的天然高分子，纖維素衍生物盡管溶解性得以改善，但纖維素及其衍生物均為結晶性極性聚合物，分子間具有豐富的氫鍵，因而纖維素及其衍生物很難與非極性PLA形成完全相容的共混物，纖維素及其衍生物與PLA基體不可避免地相分離，從未導致共混物透明性降低，材料機械力學性能的改善還不能完全滿足實際的應用需求。通過對纖維素或其衍生物改性，進一步提高其余PLA 的相容性，從而使得改性的纖維素以更小的尺度均勻分散在聚乳酸中，從而不會明顯影響聚乳酸的透明性，并且通過改性纖維素可有效增強兩相間分子間作用力，改善共混物的力學性能，使其綜合性能滿足實際應用需求。

制備聚乳酸接枝纖維素（包括纖維素衍生物）采用界面增溶劑，改善聚乳酸/纖維素復合材料的力學性能是一個可行的方法。專利CN103450361A 公開了在離子液體中制備羧甲基纖維素接枝聚乳酸的方法，該聚合物具有兩親性，可形成納米膠束，應用于藥物傳遞、靶向治療、醫學成像等領域。專利CN 105504235 A將纖維素、有機堿與有機溶劑混合，往混合體系中充入CO2，反應得到具有纖維素基CO2 可逆聚離子化合物的溶液，再與丙交酯反應制備了纖維素接枝聚乳酸共聚物。專利CN 103193964 A公布了上述類似的方法，首先將纖維素溶于離子液體中，得到纖維素/離子液體溶液;向所述纖維素/離子液體溶液中加入酰化劑進行纖維素均相酰化反應;再加入環狀丙交酯單體進行開環接枝共聚合反應，得到纖維素醋接枝共聚物，上述制備方法均較為繁瑣，且使用丙交酯開環聚合對原料的純度有較高的要求。

為提供工藝相對簡單纖維素接枝聚乳酸共聚物，專利CN105504235A提供一種利用纖維素為原料制備纖維素接枝聚乳酸共聚物的方法，將纖維素、有機堿與有機溶劑混合，再與CO₂反應，得到具有纖維素基CO₂可逆聚離子化合物的溶液；再加入環狀丙交酯單體進行開環接枝共聚合反應，得到纖維素醋接枝共聚物，但是專利中的制備方法仍需要使用高純度的丙交酯單體，且工藝路線較長。