CN103131032B - 一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，包括：将生物质聚酯和改性剂加入溶剂中，25-60℃条件下，搅拌溶解2-4h，得聚合物母液，然后运用涂膜法将聚合物母液制备成薄膜，在室温条件下挥发溶剂，得到复合高分子膜材料。本发明使用的生物质聚酯及其改性剂，均具有可生物降解、生物相容性良好的特点；而本发明制备的复合高分子膜也具有环境友好性，适用范围广的特点，有望在生物医用材料领域、生态环保领域取得推广应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子膜材料的制备领域，特别涉及一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法。
背景技术
近年来，面对地球石油资源的日益枯竭、生态环境的日益恶化，对具有资源可再生、生物可降解材料的研究吸引着各国研究者的广泛关注。聚羟基脂肪酸酯（PHA）为含多糖植物经微生物发酵生成的非石油基聚酯材料，作为一类非常重要的可降解聚酯材料，由于其分子链的立构规整性高，结晶趋势大；玻璃化转变温度Tg低于室温，在0°C附近存放过程会发生二次结晶等因素，导致其材料韧性差，在很大程度上限制了其应用范围。
人们采用多种物理及化学的方法，对生物质聚酯进行改性，以提高生物质聚酯的力学强度。其中物理改性方法有着易于操作、成本低的优点，而在生物质聚酯物理共混改性的途径中，效果最为明显的是双酚A类改性剂，但此类改性剂的加入，影响了生物质聚酯的可降解性能及生物相容性。所以怎样选用一种改性剂，既能实现改善生物质聚酯力学性能的目的，又不影响其可生物降解性？根据双酚A对生物质聚酯的增韧机理，通过文献及资料调研，选用生物可降解的植物多酚作为改性剂，以期达到提高生物质聚酯力学性能的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，该方法制备的复合高分子膜材料是一种可再生、生物可降解的生态环保的高分子薄膜，还具有抑菌除臭、防紫外等一系列功能。
本发明的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，包括：
将生物质聚酯和改性剂加入溶剂中，25-60℃条件下，搅拌溶解2-4h，得聚合物母液，然后运用涂膜法将聚合物母液制备成薄膜，在室温条件下挥发溶剂，得到复合高分子膜材料，其中生物质聚酯和改性剂的质量比为1-100:1。
所述溶剂为二氧六环或二氧六环和氯仿的复合溶剂。
所述二氧六环和氯仿的复合溶剂中二氧六环和氯仿的体积比为0.5-1:1。
所述生物质聚酯为聚羟基丁酸酯PHB、聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸)酯PHBV、聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸)酯P(3HB-co-4HB)、聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基己酸)酯PHBHHx中的一种。
所述改性剂为植物多酚。
所述植物多酚为葡萄多酚、苹果多酚或茶多酚。
所述改性剂用量为高分子材料膜质量的1%-50%。
所述生物质聚酯和改性剂在聚合物母液中的质量百分比为5%～15%。
所述涂膜法为旋涂法。
有益效果
（1）本发明是一种环境友好型复合高分子膜材料，其断裂伸长率达到35%；
（2）本发明的高分子薄膜是一种可再生、生物可降解的生态环保的高分子薄膜；
（3）本发明的高分子薄膜还具有抑菌除臭、防紫外等一系列功能；
（4）本发明制备的复合高分子膜也具有环境友好性，适用范围广的特点，有望在生物医用材料领域、生态环保领域取得推广应用。
附图说明
图1是本发明方法制备得到的高分子薄膜的拉伸断裂图谱；
图2是本发明方法制备得到的高分子薄膜的结晶图；
图3是本发明方法制备得到的不同含量改性剂高分子薄膜的亲水性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
在由41ml二氧六环与41ml氯仿混合制备复合溶剂中，分别加入6.4g PHBV、1.6g茶多酚，在55°C的水浴环境下，机械搅拌3小时。利用旋涂法将均匀的聚合物母液制备成不同尺寸的薄膜，在室温条件下挥发溶剂，即为发明所制备的高分子薄膜。
图1显示了生物质PHBV薄膜经植物多酚改性后的应力应变曲线，由曲线看出，PHBV薄膜经过改性后，其韧性较纯PHBV膜提高接近2500%。植物多酚之所以能够明显改善生物质聚酯的韧性，是因为植物多酚中的酚羟基与生物质聚酯的羰基形成氢键作用，影响了纯生物质聚酯的结构排列，具体体现为其晶体结构上（如图2所示）。由图2知，改性后的生物质聚酯球晶结构呈现为花瓣状的晶体结构，而纯生物质聚酯的球晶结构为环带球晶，且球晶径向尺寸较大。由于改性剂的加入，复合高分子膜的表面亲水性能也有所改变，接触角由97°降低为54°。
实施例2
在由152ml二氧六环溶剂中，分别加入7.92g PHB、0.08g葡萄多酚，在25°C的水浴环境下，机械搅拌4小时。利用旋涂法将均匀的聚合物母液制备成不同尺寸的薄膜，在室温条件下挥发溶剂，即为发明所制备的高分子薄膜。
实施例3
在由45.33ml二氧六环溶剂中，分别加入4.0g P(3HB-co-4HB)、4.0g苹果多酚，在60°C的水浴环境下，机械搅拌2小时。利用旋涂法将均匀的聚合物母液制备成不同尺寸的薄膜，在室温条件下挥发溶剂，即为发明所制备的高分子薄膜。
实施例4
在由57ml二氧六环与10ml氯仿混合制备复合溶剂中，分别加入6.4g PHBHHx、1.6g茶多酚，在55°C的水浴环境下，机械搅拌3小时。利用旋涂法将均匀的聚合物母液制备成不同尺寸的薄膜，在室温条件下挥发溶剂，即为发明所制备的高分子薄膜。
Claims (7)
1.一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，包括：
将生物质聚酯和改性剂加入溶剂中，25-60℃条件下，搅拌溶解2-4h，得聚合物母液，然后运用涂膜法将聚合物母液制备成薄膜，在室温条件下挥发溶剂，得到复合高分子膜材料，其中生物质聚酯和改性剂的质量比为1-100:1；其中生物质聚酯为聚羟基丁酸酯PHB、聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸)酯PHBV、聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸)酯P(3HB-co-4HB)、聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基己酸)酯PHBHHx中的一种；改性剂为植物多酚。
2.根据权利要求1所述的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为二氧六环或二氧六环和氯仿的复合溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，其特征在于：所述二氧六环和氯仿的复合溶剂中二氧六环和氯仿的体积比为0.5-1:1。
4.根据权利要求1所述的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，其特征在于：所述植物多酚为葡萄多酚、苹果多酚或茶多酚。
5.根据权利要求1所述的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，其特征在于：所述改性剂用量为高分子材料膜质量的1％-50％。
6.根据权利要求1所述的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，其特征在于：所述生物质聚酯和改性剂在聚合物母液中的质量百分比为5％～15％。
7.根据权利要求1所述的一种环境友好型复合高分子膜材料的制备方法，其特征在于：所述涂膜法为旋涂法。
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