CN113698611A - 主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法 - Google Patents

主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113698611A
CN113698611A CN202111018909.6A CN202111018909A CN113698611A CN 113698611 A CN113698611 A CN 113698611A CN 202111018909 A CN202111018909 A CN 202111018909A CN 113698611 A CN113698611 A CN 113698611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
polylactic acid
main chain
toughening
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111018909.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113698611B (zh
Inventor
陈明锋
吕娇娇
马志毅
罗文慧
林菽丰
章华桂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Normal University
Original Assignee
Fujian Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Normal University filed Critical Fujian Normal University
Priority to CN202111018909.6A priority Critical patent/CN113698611B/zh
Publication of CN113698611A publication Critical patent/CN113698611A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113698611B publication Critical patent/CN113698611B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G79/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing atoms other than silicon, sulfur, nitrogen, oxygen, and carbon with or without the latter elements in the main chain of the macromolecule
    • C08G79/08—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing atoms other than silicon, sulfur, nitrogen, oxygen, and carbon with or without the latter elements in the main chain of the macromolecule a linkage containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用主链为Si‑O‑B‑O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，属于聚乳酸改性技术领域，该方法通过将一定量的聚乳酸溶于1,2‑二氯乙烷，再加入一定质量百分比的主链为Si‑O‑B‑O结构的聚合物，一定温度下反应一段时间，烘干除去溶剂后，即可得到一种主链为Si‑O‑B‑O结构的聚合物增韧改性聚乳酸。本发明利用主链为Si‑O‑B‑O结构的聚合物结构中含有的环氧基团与聚乳酸结构中的羧基和羟基发生反应，进而实现对聚乳酸的扩链作用，利用聚合物结构中含有的硅、硼等元素、Si‑O‑B‑O重复单元，可赋予改性聚乳酸优异的力学性能和热稳定性，拓宽聚乳酸的应用范围，具有良好的应用前景。

Description

主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法
技术领域
本发明属于聚乳酸改性技术领域，具体涉及一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法。
背景技术
随着现代社会的发展，塑料广泛应用于各行各业，但是大部分塑料都是以石油为原料制备而得，不可降解且难以回收，对资源造成大量浪费，对环境产生巨大负担。生物可降解材料是一类在微生物作用下能发生化学、生物、物理降解或酶解的高分子材料，是解决传统塑料所遇到难题的一种有效替代材料，其中，聚乳酸是重要的一类生物可降解材料，它是以乳酸为原料聚合而成，乳酸由可再生的植物资源(糖、淀粉等)所提出的淀粉制成，具有原料易得、可生物降解、易于加工、高强度、高模量等优良特性，但传统的聚乳酸由于韧性和热稳定性差，严重限制了其应用。郝超伟等通过合成乳酸-聚酰胺-聚醚嵌段共聚物提高聚乳酸的韧性与热稳定性，但使用的催化剂过多，操作复杂(CN107857884A)。唐晓峰等公开了一种聚碳化二亚胺增韧聚乳酸的方法，经该方法改性的聚乳酸韧性好，但用到的异氰酸酯较为危险(CN112920412A)。因此研究开发一种制备工艺简便，又能同时提高聚乳酸的韧性与热稳定性的改性方法具有重要的应用价值。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何解决聚乳酸韧性和热稳定性差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，主要包括主链为Si-O-B-O结构的聚合物的合成、主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的制备。
具体包括如下步骤：
(1)主链为Si-O-B-O结构的聚合物的合成方法：
在惰性气体氛围下，将苯硼酸和1,2-二氯乙烷加入到三口烧瓶中，搅拌溶解后；将溶于1,2-二氯乙烷的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷通过恒压滴液漏斗逐滴加入，升温反应一定时间后，经抽滤、旋转蒸发得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物；
特别地：苯硼酸与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为3：2，反应时间为8-12h，反应温度为70-90℃。
所述主链为Si-O-B-O结构的聚合物的结构式为：
Figure BDA0003241032160000021
(2)主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法：
将一定量的聚乳酸溶于1,2-二氯乙烷，再加入一定质量百分比的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，一定温度下反应一段时间，烘干除去溶剂后，即可得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸；
特别地：聚乳酸和1,2-二氯乙烷质量比为1：5-30；聚乳酸和主链为Si-O-B-O结构的聚合物的质量比为1：0.01～0.2，反应温度为40-90℃，反应时间为2-5h。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物，以及使用该聚合物增韧改性聚乳酸的方法，利用主链为Si-O-B-O结构的聚合物含有的环氧基和聚乳酸结构的羧基和羟基发生扩链反应，由于聚合物中含有硅、硼等元素、Si-O-B-O重复单元，可赋予改性聚乳酸优异的力学性能和热稳定。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
实施例1：
主链为Si-O-B-O结构的聚合物的合成方法为：
在惰性气体氛围下，将苯硼酸(15mmol)和1,2-二氯乙烷加入三口烧瓶中，搅拌溶解后，将溶于1,2-二氯乙烷的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(10mmol)通过恒压滴液漏斗逐滴加入，升温至90℃反应8h，经抽滤、旋转蒸发得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物，该聚合物结构为：
Figure BDA0003241032160000031
FT-IR：环氧基团(906cm-1)，Si-O(1088cm-1)，B-O(1350cm-1)，Ph(1600cm-1)。
实施例2：
主链为Si-O-B-O结构的聚合物的合成方法为：
在惰性气体氛围下，将苯硼酸(15mmol)和1,2-二氯乙烷加入三口烧瓶中，搅拌溶解后，将溶于1,2-二氯乙烷的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(10mmol)通过恒压滴液漏斗逐滴加入，升温至70℃反应12h，经抽滤、旋转蒸发得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物，该聚合物结构为：
Figure BDA0003241032160000041
FT-IR：环氧基团(904cm-1)，Si-O(1080cm-1)，B-O(1353cm-1)，Ph(1606cm-1)。
实施例3：
主链为Si-O-B-O结构的聚合物的合成方法为：
在惰性气体氛围下，将苯硼酸(15mmol)和1,2-二氯乙烷加入三口烧瓶中，搅拌溶解后，将溶于1,2-二氯乙烷的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(10mmol)通过恒压滴液漏斗逐滴加入，升温至80℃反应10h，经抽滤、旋转蒸发得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物，该聚合物结构为：
Figure BDA0003241032160000042
FT-IR：环氧基团(908cm-1)，Si-O(1084cm-1)，B-O(1349cm-1)，Ph(1602cm-1)。
实施例4：
用主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，包括以下步骤：将4.0g的聚乳酸溶于1,2-二氯乙烷(70mL)，加入1％(相对于聚乳酸质量)实施例1所制备的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，在40℃下搅拌反应5h，烘干除去溶剂后，即可得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸。
实施例5：
用主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，包括以下步骤：将4.0g的聚乳酸溶于1,2-二氯乙烷(70mL)，加入10％(相对于聚乳酸质量)实施例2所制备的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，在70℃下搅拌反应3h，烘干除去溶剂后，即可得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸。
实施例6：
用主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，包括以下步骤：将4.0g的聚乳酸溶于1,2-二氯乙烷(70mL)，加入20％(相对于聚乳酸质量)实施例3所制备的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，在90℃下搅拌反应2h，烘干除去溶剂后，即可得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸。
对实施例4-6得到的增韧改性聚乳酸进行分子量、力学性能及热稳定性的测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003241032160000051
从表1中可得，未改性聚乳酸的数均分子量为3.1x104g/mol，拉伸强度为20.2MPa，断裂伸长率为8％，最大降解温度为358℃。当加入主链为Si-O-B-O结构的聚合物后，增韧改性聚乳酸的分子量、力学性能及热稳定性都得到不同程度的提高。例如，实施例4得到的增韧改性聚乳酸的数均分子量为2.9x105g/mol，断裂伸长率为40％，提高了32％，拉伸强度为21.4MPa，最大降解温度为362℃。说明主链为Si-O-B-O结构的聚合物含有的环氧基和聚乳酸结构的羧基和羟基发生扩链反应，使改性后的聚乳酸数据分子量明显增加；同时聚合物中含有硅、硼等元素、Si-O-B-O重复单元赋予改性聚乳酸优异的力学性能和热稳定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.主链为Si-O-B-O结构的聚合物，其特征在于，所述聚合物的结构式为：
Figure FDA0003241032150000011
2.根据权利要求1所述的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，其特征在于，所述聚合物的合成方法为：在惰性气体氛围下，将苯硼酸和1,2-二氯乙烷加入到三口烧瓶中，搅拌溶解后，将溶于1,2-二氯乙烷的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷通过恒压滴液漏斗逐滴加入，升温反应后，经抽滤、旋转蒸发得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物。
3.根据权利要求2所述的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，其特征在于，所述升温反应的反应时间为8-12h，反应温度为70-90℃。
4.根据权利要求2所述的主链为Si-O-B-O结构的聚合物，其特征在于，所述苯硼酸与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为3：2。
5.用权利要求1-4任意一项所述的主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚乳酸溶于1,2-二氯乙烷，再加入主链为Si-O-B-O结构的聚合物反应，烘干除去溶剂后，得到一种主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸。
6.根据权利要求5所述的用主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，其特征在于，所述聚乳酸和1,2-二氯乙烷质量比为1：5-30；所述聚乳酸和主链为Si-O-B-O结构的聚合物的质量比为1：0.01～0.2。
7.根据权利要求5所述的用主链为Si-O-B-O结构的聚合物增韧改性聚乳酸的方法，其特征在于，所述反应的反应温度为40-90℃，反应时间为2-5h。
CN202111018909.6A 2021-09-01 2021-09-01 主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法 Active CN113698611B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111018909.6A CN113698611B (zh) 2021-09-01 2021-09-01 主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111018909.6A CN113698611B (zh) 2021-09-01 2021-09-01 主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113698611A true CN113698611A (zh) 2021-11-26
CN113698611B CN113698611B (zh) 2022-11-08

Family

ID=78658580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111018909.6A Active CN113698611B (zh) 2021-09-01 2021-09-01 主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113698611B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114874397A (zh) * 2022-05-12 2022-08-09 安徽大学 一种基于可逆共价交联增韧聚乳酸的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011001529A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Hiroshima Univ イオン性ウレタン変性ポリ乳酸樹脂組成物及びその合成方法
CN107936475A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 泉州师范学院 一种改性高分子材料及其制备方法
CN111205611A (zh) * 2020-03-16 2020-05-29 四川天星智能包装股份有限公司 一种生物降解保鲜膜及其制备方法
CN111218002A (zh) * 2020-02-24 2020-06-02 华南理工大学 一种高折射率含硼和环氧基团的有机硅增粘剂及其制备方法与应用
CN111363158A (zh) * 2020-04-27 2020-07-03 福建师范大学 一种含环氧基的聚硅氧硼烷超支化聚合物及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011001529A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Hiroshima Univ イオン性ウレタン変性ポリ乳酸樹脂組成物及びその合成方法
CN107936475A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 泉州师范学院 一种改性高分子材料及其制备方法
CN111218002A (zh) * 2020-02-24 2020-06-02 华南理工大学 一种高折射率含硼和环氧基团的有机硅增粘剂及其制备方法与应用
CN111205611A (zh) * 2020-03-16 2020-05-29 四川天星智能包装股份有限公司 一种生物降解保鲜膜及其制备方法
CN111363158A (zh) * 2020-04-27 2020-07-03 福建师范大学 一种含环氧基的聚硅氧硼烷超支化聚合物及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114874397A (zh) * 2022-05-12 2022-08-09 安徽大学 一种基于可逆共价交联增韧聚乳酸的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113698611B (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11225530B2 (en) Preparation of poly alpha-1,3-glucan esters using cyclic organic anhydrides
EP2471820B1 (en) Cellulose resin and process for production thereof
Jia et al. Preparation and characterization of high boiling solvent lignin-based polyurethane film with lignin as the only hydroxyl group provider
CN111718591B (zh) 一种含有木质素的生物基复合材料及其制备方法
CN110684190B (zh) 一种生物基高温尼龙的制备方法
CN113698611B (zh) 主链为Si-O-B-O结构的聚合物及用其增韧改性聚乳酸的方法
Fu et al. Antibacterial blend films of cellulose and chitosan prepared from binary ionic liquid system
CN111138631A (zh) 一种高强度高阻隔tpu复合材料的制备方法
CN111072982A (zh) 具有超高室温自修复效率的弹性材料及其制备方法
CN112094488A (zh) 一种高韧高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法
Meng et al. Preparation and characterization of aminated co-solvent enhanced lignocellulosic fractionation lignin as a renewable building block for the synthesis of non-isocyanate polyurethanes
CN110698825A (zh) 一种利用丝瓜络纤维和pla制备高韧性生物可降解复合材料的工艺
CN109810484B (zh) 一种聚乳酸改性材料的制备方法
CN112175197B (zh) 一种磁改性天然多糖的制备方法
CN112795025B (zh) 一种功能化石墨烯接枝改性聚乳酸材料及其制法
CN112225829B (zh) 一种末端带电荷多糖及其制备方法
CN116023644B (zh) 一种二氧化碳基四元嵌段共聚物及其制备方法
CN113831732B (zh) 低吸水率高韧性高温尼龙复合材料及其制备方法
CN113321905B (zh) 改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯复合材料
CN109721700B (zh) 一种纤维素及其衍生物与pet的接枝共聚物及其合成方法
Saddique et al. Low-temperature, ultra-fast, and recyclable self-healing nanocomposites reinforced with non-solvent silylated modified cellulose nanocrystals
CN104497512A (zh) 一种降解材料改性聚乳酸聚合物的制备方法
CN114230867A (zh) 一种高湿强度纤维素复合材料及其制备方法
CN114561125A (zh) 一种可生物降解淀粉基薄膜材料的制备方法
KR101417413B1 (ko) 천연섬유 폴리유산 복합재료 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant