[發明專利]一種纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體及其制備方法

在審

• 申請號: 202310223803.2
• 申請日: 2023-03-09
• 公開（公告）號: CN116199837A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 王志剛;孫歡娟;王學會
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08G63/08;C08G83/00;C08J3/09;C08L1/02
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 安朋

本發明公開了一種纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體及其制備方法，在催化劑條件下，將纖維素和丙交酯在溶劑A中進行反應，得到改性纖維素；將所述改性纖維素溶解在溶劑A中，與二硫化碳和2?溴乙醇進行反應，得到纖維素大分子鏈轉移劑；在溶劑B和催化劑條件下，將所述纖維素大分子鏈轉移劑和丙交酯單體進行開環反應，得到纖維素接枝聚乳酸聚合物；在溶劑C和引發劑條件下，將所述纖維素接枝聚乳酸和異戊二烯單體進行可逆加成鏈轉移自由基聚合反應，得到纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體，本發明中的纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體具有優異力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體及其制備方法。

背景技術

熱塑性彈性體是一種介于橡膠和樹脂之間的一種新型高分子材料，既具有橡膠的彈性又具有塑料的可再加工性。熱塑性彈性體具有優異的物理、化學性能，且易于加工，已取代部分天然橡膠、合成橡膠和塑料，廣泛應用于汽車配件，體育器材，粘合劑，建筑工業，醫學和日常生活用品等方面。

然而，傳統熱塑性彈性體主要是以不可再生的石油資源為原料合成制備的。由于關注到石油資源的有限性，熱塑性彈性體的發展也面臨巨大的挑戰與機遇。為了促進高分子材料的可持續綠色發展，采用生物基單體制備生物基熱塑性彈性體受到越來越多的科研工作者的重視，生物基單體來源于自然生物，具有可再生，可持續性，能夠很好的彌補石化資源的有限性。

纖維素作為世界上儲量最豐富的天然高分子化合物，可來源于木材，棉花，稻草，麻，等。由于纖維素每個葡萄糖單元上含有3個氫鍵，通常情況下纖維素具有很強的極性和分子內與分子間氫鍵相互作用，使其很穩定而不溶于常規溶劑。目前常采用的方法是將纖維素進行化學修飾，將纖維素的羥基修飾成其他基團可以使其較好地溶解在一些常規溶劑中。由于纖維素鏈是剛性鏈，力學性能較差，而想要進一步得到纖維素基熱塑性彈性體，需要在這基礎上再結合其他聚合物，使其具有良好的延展性及力學性能。

如公開號為CN103360550B的專利中公開一種纖維素接枝聚異戊二烯共聚物及其制備方法，可應用于人工皮膚領域。但其接枝聚異戊二烯側鏈發生自由基偶合終止，無法實現像熱塑性彈性體一樣的重復加工。而公開號為CN111187385A的專利中公開一種纖維素基瓶刷狀熱塑性彈性體及其制備方法，可以制備具有良好拉伸性能的纖維素基熱塑性彈性體，但其側鏈接枝共聚物不是生物基聚合物，并且其最大拉伸應變大約為160％，最高拉伸應力大約為10MPa；另一具有局限性的方面是其將纖維素末端羥基改性成溴基團使得再進行丙交酯(生物基環狀單體)開環反應變得困難。因此，如何設計與優化微觀分子鏈拓撲結構，將纖維素這一豐富的可再生自然資源和一些生物基材料結合起來，制備出具有應用價值的可持續性纖維素基熱塑性彈性體材料具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體，使其具有良好的延展性和力學性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體，其結構式如下：

其中，纖維素聚合度200≤n≤800，改性接枝上的聚乳酸聚合度1≤m≤15，聚異戊二烯聚合度1≤l≤300，x，y，z分別為異戊二烯的1，4-加成，1，2-加成，3，4-加成聚合所占百分比，x+y+z＝1，聚乳酸聚合度1≤h≤300。

作為本發明進一步的方案：一種制備纖維素接枝聚異戊二烯嵌段聚乳酸共聚物熱塑性彈性體的方法,，將纖維素改性成具有末端羥基的大分子可逆加成鏈轉移劑，在通過對丙交酯的開環反應和異戊二烯的可逆加成鏈轉移自由基聚合得到共聚物。

作為本發明進一步的方案：包括如下步驟：

步驟一：在催化劑條件下，將纖維素和丙交酯在溶劑A中進行反應，得到改性纖維素；