一種紫外光輻照引發(fā)制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸的制備方法與流程

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本發(fā)明涉及有機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種紫外光輻照引發(fā)制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸的制備方法。

背景技術(shù)：

聚乳酸(PLA)是由淀粉、纖維素、多糖等各種可再生天然資源經(jīng)過(guò)水解、發(fā)酵制得乳酸，然后再經(jīng)聚合形成的一種可完全降解的環(huán)境友好型樹(shù)脂，是可降解高分子材料中的一種重要的材料。聚乳酸(PLA)具有優(yōu)異的生物相容性、高模量、高強(qiáng)度、高透明度、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，這使得聚乳酸在包裝、生物醫(yī)療、汽車、電子等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。但是聚乳酸也存在結(jié)晶度低、結(jié)晶速度慢、熔體強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，這很大程度上限制了它在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，因此需要對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性。

對(duì)聚乳酸的支化改性是一種有效的方法，現(xiàn)有的方法采用60Co-γ射線輻照，造成材料力學(xué)性能損失大，條件苛刻，成本高，操作復(fù)雜危險(xiǎn)程度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種紫外光輻照引發(fā)制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸的制備方法。

具體的技術(shù)方案如下：

一種紫外光輻照引發(fā)制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸的制備方法，包括如下步驟：

將聚乳酸與多官能團(tuán)單體按100：0-10的重量份比例混合均勻得聚乳酸混合料；

將所述聚乳酸混合料制成聚乳酸薄膜；

將所述聚乳酸薄膜進(jìn)行紫外光輻照得到所述長(zhǎng)支鏈聚乳酸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述制成聚乳酸薄膜的操作具體為：將所述聚乳酸混合料在熱壓機(jī)上壓延成厚度為0.05mm-0.20mm的薄膜。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外光輻照的操作具體為：將所述聚乳酸薄膜置于紫外燈下照射0.5h-3h，溫度設(shè)置為60℃-150℃。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多官能團(tuán)單體為異氰脲酸三烯丙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或多種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚乳酸與所述多官能團(tuán)單體的重量份比例為100：0.1-3。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚乳酸混合料的制備方法為：將所述聚乳酸和所述多官能團(tuán)單體加入密煉機(jī)中，溫度設(shè)置為175℃-185℃，轉(zhuǎn)速設(shè)置為45rpm-55rpm，混煉10min-20min。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚乳酸經(jīng)75-85℃干燥處理5h-7h。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外燈為高壓汞燈，功率為0.5-3kW。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚乳酸為左旋聚乳酸。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述制備方法制得的長(zhǎng)支鏈聚乳酸。

本發(fā)明的原理和有益效果如下：

本發(fā)明通過(guò)將聚乳酸制成薄膜，提高紫外光的穿透性，保證聚乳酸分子能夠充分地接受紫外光的照射而引發(fā)支化反應(yīng)；采用紫外光這種低能量的電磁輻射，條件要求低，成本低，操作簡(jiǎn)單，安全性高，對(duì)操作人員和環(huán)境危害小；紫外光的穿透能力較小，不會(huì)造成材料的力學(xué)損失；通過(guò)改變紫外光輻照時(shí)間來(lái)控制輻照劑量，可以方便地控制聚乳酸的支化程度。在60～150℃下進(jìn)行紫外輻照，此時(shí)聚乳酸為固體狀態(tài)，可以降低聚乳酸的光降解程度，提高支化的效率，在沒(méi)有多官能團(tuán)單體的條件下也能高效的制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸。多官能團(tuán)單體具有三個(gè)碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，可以分別鏈接三個(gè)或多個(gè)聚乳酸分子鏈，從而促進(jìn)支化結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)一步提高支化效果。通過(guò)混煉使聚乳酸和多官能團(tuán)單體混合更均勻，接觸更充分，且將高溫混勻與輻照分開(kāi)，避免了聚乳酸在熔融狀態(tài)下進(jìn)行紫外光輻照造成強(qiáng)烈的降解反應(yīng)。對(duì)聚乳酸進(jìn)行干燥處理，可以減少在后續(xù)工藝流程中的降解，避免聚乳酸分子量的降低。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例所使用的紫外光照制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1-4制備得到的長(zhǎng)支鏈聚乳酸樣品的黏度曲線圖，其中a代表實(shí)施例1，b代表實(shí)施例2，c代表實(shí)施例3，d代表實(shí)施例4；

圖3為實(shí)施例1和實(shí)施例5-7制備得到的長(zhǎng)支鏈聚乳酸樣品的黏度曲線圖，其中a代表實(shí)施例1，b代表實(shí)施例5，c代表實(shí)施例6，d代表實(shí)施例7；

圖4為實(shí)施例1和實(shí)施例8-10制備得到的長(zhǎng)支鏈聚乳酸樣品的黏度曲線圖，其中a代表實(shí)施例1，b代表實(shí)施例8，c代表實(shí)施例9，d代表實(shí)施例10。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。

一種紫外光輻照引發(fā)制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸的制備方法，包括如下步驟：

S10、將聚乳酸與多官能團(tuán)單體按100：0-10的重量份比例混合均勻得聚乳酸混合料。

優(yōu)選的，多官能團(tuán)單體為異氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETMPTA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)中的一種或多種，優(yōu)選為季戊四醇三丙烯酸酯。多官能團(tuán)單體具有三個(gè)碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，可以分別鏈接三個(gè)或多個(gè)聚乳酸分子鏈，從而促進(jìn)支化結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)一步提高支化效果。

進(jìn)一步地，聚乳酸與多官能團(tuán)單體的重量份比例為100：0.1-3，優(yōu)選為2份。

優(yōu)選的，聚乳酸混合料的制備方法為：將聚乳酸和多官能團(tuán)單體加入密煉機(jī)中，溫度設(shè)置為175℃-185℃，轉(zhuǎn)速設(shè)置為45rpm-55rpm，混煉10min-20min。通過(guò)混煉使聚乳酸和多官能團(tuán)單體混合更均勻，接觸更充分，且將高溫混勻與輻照分開(kāi)，避免聚乳酸在熔融狀態(tài)下進(jìn)行紫外光輻照造成強(qiáng)烈的降解反應(yīng)。

優(yōu)選地，聚乳酸經(jīng)75℃-85℃干燥處理5h-7h。對(duì)聚乳酸進(jìn)行干燥處理，可以減少在后續(xù)工藝流程中的降解，避免聚乳酸分子量的降低。

優(yōu)選地，聚乳酸為左旋聚乳酸。

S20、將聚乳酸混合料制成聚乳酸薄膜。

具體的，制成聚乳酸薄膜的操作為：將聚乳酸混合料在熱壓機(jī)上壓延成厚度為0.05mm-0.20mm的薄膜，優(yōu)選為0.10mm，從而提高紫外光的穿透性，保證聚乳酸分子能夠充分地接受紫外光的照射而引發(fā)支化反應(yīng)。

S30、將聚乳酸薄膜進(jìn)行紫外光輻照得到長(zhǎng)支鏈聚乳酸。

具體的，紫外光輻照的操作為：將聚乳酸薄膜置于紫外燈下照射0.5h-3h，優(yōu)選為2h，溫度設(shè)置為60℃-150℃，優(yōu)選為90℃。在該溫度范圍內(nèi)，聚乳酸為固體狀態(tài)，可以降低聚乳酸的光降解程度，提高支化的效率，因此在沒(méi)有多官能團(tuán)單體的條件下也能夠高效地制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸。

進(jìn)一步的，紫外燈為高壓汞燈，功率為0.5-3kW，優(yōu)選為1.5kW。

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。

如圖2所示，為實(shí)施例中所用的一種紫外光長(zhǎng)支鏈聚乳酸的照制備長(zhǎng)支鏈聚乳酸裝置，包括紅外烘箱101，用于放置樣品104的玻璃板102，以及設(shè)置于紅外烘箱101內(nèi)玻璃板103兩側(cè)的兩個(gè)紫外燈103，在密閉空間中進(jìn)行紫外光輻照對(duì)操作人員和周圍環(huán)境危害更小。

實(shí)施例1