CN103739835B - 一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法 - Google Patents

一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下技术步骤：a、在反应釜中加入计量的3-羟基丁酸乙酯和计量的复合催化剂，充入氮气进行保护，加热至150℃，充分搅拌1~2.5小时；然后缓慢抽真空至绝压0.6~1.0Kpa，保持温度135~140℃，反应16~20小时，回收乙醇，得产物聚羟基丁酸酯；b、称取上述所制聚羟基丁酸酯，过氧化二苯甲酰，羧甲基壳聚糖，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至40~60℃，压力0.4~0.6Mpa，反应2.5~3.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物，本发明所获得羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物热分解温度高，结晶性以及生物降解性能良好，具有一定的水溶性，安全环保，无毒，便于成型加工和工业化生产。

Description

一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法。
背景技术
由于塑料具有质轻、防水、强度高、耐腐蚀、易加工等优良特性，因此广泛应用于国民经济各个领域。塑料的产量和用量不断增加，随之出现的问题是废弃塑料量也不断增加。废弃塑料特别是塑料地膜、垃圾袋、购物袋、餐具、食品包装袋、杂品和工业品包装袋等一次性塑料废弃物，污染农田、旅游胜地、海岸港口、缠绕海洋生物，废弃塑料造成的“白色污染”日益严重。降解塑料具有下述有利于环境的优点：(1)可快速制成堆肥回归大自然；(2)因降解而使体积减少，从而延长填埋场地的使用寿命和使填埋地稳定；(3)焚烧时的发热量减少；(4)减少因随意丢弃造成的对野生动物的危害。因此，生物降解高分子材料的研制与生产,作为解决难以降解的废弃物导致的环境污染和石油基产品原料短缺的有效途径,越来越受到人们的关注。聚羟基丁酸酯(PHB)是一种生物可完全降解的新型塑料，其应用包括生产快餐盒、地膜及包装材料等一次性用品，更重要的是聚-3-羟基丁酸酯(PHB)有着特殊的生物来源和优良的医学应用价值,另外还可应用于光电子化学、精细化工等高新技术行业，在高新技术和高附加值领域市场广阔。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。《壳聚糖/聚羟基丁酸酯接枝共聚物的合成及血液相容性》一文中报道：壳聚糖可以在适当的溶剂中与PHB形成稳定的疏水性接枝共聚物。壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力，如壳聚糖与氯乙酸反应得到羧甲基化的衍生物；壳聚糖与环氧乙烷进行反应，可得羟乙基化的衍生物。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法，包括以下技术步骤：a、在反应釜中加入计量的3-羟基丁酸乙酯和计量的复合催化剂，充入氮气进行保护，加热至150℃，充分搅拌1～2.5小时；然后缓慢抽真空至绝压0.6～1.0KPa，保持温度135～140℃，反应16～20小时，回收乙醇，得产物聚羟基丁酸酯；b、称取上述所制聚羟基丁酸酯，过氧化二苯甲酰，羧甲基壳聚糖，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至40～60℃，压力0.4～0.6MPa，反应2.5～3.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物。
所述的复合催化剂为钛酸四丁酯，氢氧化锂。
所述的复合催化剂中钛酸四丁酯和氢氧化锂质量比为5:1。
根据以上技术方案，可以实现以下的有益效果：本发明所获得羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物热分解温度高，结晶性以及生物降解性能良好，具有一定的水溶性，安全环保，无毒，便于成型加工和工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1：
在反应釜中加入3-羟基丁酸乙酯(350.0kg)和钛酸四丁酯与氢氧化锂复合催化剂(0.12kg)，充入氮气进行保护，加热至150℃，压力0.45MPa，充分搅拌反应1小时；然后缓慢抽真空至绝压1.0KPa，保持温度135～140℃，反应16小时，回收乙醇，得产物聚羟基丁酸酯；称取上述所制聚羟基丁酸酯(280.0kg)，过氧化二苯甲酰(3.5kg)，羧甲基壳聚糖(140.0kg)，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至40～60℃，压力0.5MPa，反应2.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物。
实施例2：
在反应釜中加入3-羟基丁酸乙酯(350.0kg)和钛酸四丁酯与氢氧化锂复合催化剂(0.1kg)，充入氮气进行保护，加热至150℃，压力0.45MPa，充分搅拌反应1小时；然后缓慢抽真空至绝压1.0KPa，保持温度135～140℃，反应18小时，回收乙醇，得产物聚羟基丁酸酯；称取上述所制聚羟基丁酸酯(280.0kg)，过氧化二苯甲酰(3.5kg)，羧甲基壳聚糖(135.0kg)，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至40～60℃，压力0.6MPa，反应3.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物。
实施例3：
在反应釜中加入3-羟基丁酸乙酯(350.0kg)和钛酸四丁酯与氢氧化锂复合催化剂(0.1kg)，充入氮气进行保护，加热至150℃，压力0.45MPa，充分搅拌反应1小时；然后缓慢抽真空至绝压1.0KPa，保持温度135～140℃，反应20小时，回收乙醇，得产物聚羟基丁酸酯；称取上述所制聚羟基丁酸酯(280.0kg)，过氧化二苯甲酰(3.5kg)，羧甲基壳聚糖(140.0kg)，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至60℃，压力0.5MPa，反应3.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物。

Claims (2)

1.一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下技术步骤：a、在反应釜中加入计量的3-羟基丁酸乙酯和计量的复合催化剂，充入氮气进行保护，加热至150℃，充分搅拌1~2.5小时；然后缓慢抽真空至绝压0.6~1.0KPa，保持温度135~140℃，反应16~20小时，回收乙醇，得产物聚羟基丁酸酯；b、称取上述所制聚羟基丁酸酯，过氧化二苯甲酰，羧甲基壳聚糖，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，升温至40~60℃，压力0.4~0.6MPa，反应2.5~3.5小时，反应完毕，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物;所述复合催化剂为钛酸四丁酯，氢氧化锂。
2.如权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖改性的聚羟基丁酸酯生物降解材料的制备方法，其特征在于：复合催化剂中钛酸四丁酯和氢氧化锂质量比为5:1。。
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