[發明專利]一種生物可降解聚乳酸/木質素復合材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110780801.4
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113308100B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 郝宏斌;劉暢;劉思嘯;陶程程
• 申請（專利權）人: 上海漢禾生物新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/00;C08K5/20
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

一種生物可降解聚乳酸/木質素復合材料、制備方法及應用，所述復合材料包括如下原料：聚乳酸、木質素烷基酯、潤滑劑，所述木質素烷基酯由烷基酰氯與木質素發生成酯反應而得。本發明制備的聚乳酸/木質素復合材料首先利用活潑的酰氯與木質素上的酚羥基發生成酯反應生成木質素烷基酯，再以聚乳酸、木質素烷基酯為原料通過雙螺桿反應擠出，聚乳酸和木質素烷基酯之間可發生酯交換反應，生成韌性好，生物降解性能優秀的網狀結構的聚乳酸/木質素復合材料。

技術領域

本發明屬于聚乳酸復合材料技術領域，具體涉及一種生物可降解聚乳酸/木質素復合材料、制備方法及應用。

背景技術

石油基塑料帶來了嚴重的環境污染問題，隨著我國限塑令的頒布，大型商超，餐飲企業等地，環保塑料袋有償使用得以推廣，不合格塑料袋難見蹤影。聚乳酸(PLA)的原料來自于植物資源，是通過化學方法合成的一種綠色生物降解高分子，因其具有良好的生物相容性,生物可降解性，化學惰性，已成為最具前途的生物可降解高分子材料之一。但PLA的脆性大、熱變形溫度低、沖擊性能差等缺陷大大限制了它的應用。

木質素是自然界含量豐富、結構復雜的一種天然有機高分子化合物，是世界第二大可再生生物質資源。但由于木質素鍵型復雜，沒有規則的重復單元或易被水解的化學鍵，微生物及其分泌的胞外酶不易與之結合，屬于微生物極難分解的物質種類之一。因此，實現木質素的資源化,高值化利用對國民經濟發展具有重要意義。

專利CN201710349779.1公開了一種反應擠出法改性聚乳酸-木質素復合材料及制備方法，該復合材料的組成以質量份數計為：聚乳酸100份，木質素40-100份，引發劑0.01-5份，反應單體0.01-15份，抗氧化劑0.1-1份。該復合材料的制備方法包括：首先按照復合材料的組成進行配料，將上述組成按比例均勻混合，然后將共混物置于反應設備中反應，從而制得聚乳酸-木質素復合材料。專利CN201610415035.0公開了一種性能優異的改性木質素聚乳酸塑料，改性木質素聚乳酸塑料的制備工藝：(1)木質素改性：按照重量份數，取20-25份酶解木質素，25份預處理液混合均勻，恒溫38℃保溫80-90min，處理結束后用80-100℃烘干，滅酶活，得到改性酶解木質素，研磨后過60目篩備用；(2)制備共混塑料：按照重量分數，取1-2份改性木質素、30-38份聚乳酸，1份云母粉，充分攪拌混合均勻；將混合好的物料通過雙螺桿擠出機進行擠出成型；溫區溫度的設定：一區80℃；二區180℃；三區200℃；四區150℃。上述公開的現有技術為利用木質素通過物理共混或化學改性的方法對聚乳酸進行處理以降低剛性、提高韌性，雖取得一定效果，但均不理想，且受難降解的木質素影響，所得聚乳酸復合材料的降解速度大大下降，有悖聚乳酸材料生物可降解的初衷。

因此，開發韌性優良，同時不影響其他性能的PLA材料，是提升PLA可降解材料在應用市場上的競爭優勢，當今社會研究學者們努力的一個方向。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種生物可降解聚乳酸/木質素復合材料、制備方法及應用，該聚乳酸/木質素復合材料首先利用活潑的酰氯與木質素上的酚羥基發生成酯反應生成木質素烷基酯，再以聚乳酸、木質素烷基酯為原料通過雙螺桿反應擠出，聚乳酸和木質素烷基酯之間發生酯交換反應，得到成韌性好，生物降解性能優秀的網狀結構的聚乳酸/木質素復合材料。

為實現上述目的，本發明采取以下具體的技術方案：

一種生物可降解聚乳酸/木質素復合材料，其特征在于，所述復合材料包括如下原料：聚乳酸、木質素烷基酯、潤滑劑，所述木質素烷基酯由烷基酰氯與木質素發生成酯反應而得。

一種生物可降解聚乳酸/木質素復合材料，其特征在于，所述復合材料包括如下重量份的原料：100份聚乳酸、8-15份木質素烷基酯、0.5-1份潤滑劑。

所述烷基酰氯用量為木質素重量的3.0-5.0倍。

所述烷基酰氯選自乙酰氯、丙酰氯、異丁酰氯、丁酰氯中的至少一種。