多级多孔聚乳酸材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于多级多孔材料领域，具体涉及一种多级多孔聚乳酸材料及其制备方法。本发明专利技术提供一种聚乳酸材料，所述聚乳酸材料为介孔‑大孔材料。本发明专利技术提供了一种可降解的多级多孔聚乳酸材料，所得多孔材料具有可控形貌与可控孔尺寸，其优良的疏水性(水接触角可达135°)和亲油性使其可用于选择性油水分离。所得多级多孔材料在高达210℃的环境下仍然具有极好的尺寸稳定性，且有极好的耐溶剂性，在80℃的乙腈溶液中静置24小时仍然保持其结构完整；并且其在水溶液中吸附氯仿的吸附量可达1.87±0.20g g

Multi layer porous polylactic acid material and preparation method thereof

The invention belongs to the field of multistage porous material, in particular to a multi-stage porous polylactic acid material and a preparation method thereof. The invention provides a polylactic acid material, the polylactic acid material for mesoporous macroporous materials. The invention provides a multilevel porous biodegradable polylactic acid materials with controllable morphology and controllable pore size of the porous material, its excellent hydrophobicity (water contact angle can reach 135 DEG) and lipophilic so that it can be used for selective separation of oil and water. The dimensional stability of hierarchical porous materials still has excellent in up to 210 OC, and has an excellent solvent resistance in acetonitrile solution of 80 DEG C for 24 hours in standing still maintain their structural integrity; and the adsorption of chloroform in aqueous solution. The adsorption capacity was 1.87 + 0.20g G

【技术实现步骤摘要】
多级多孔聚乳酸材料及其制备方法
本专利技术属于多级多孔材料领域，具体涉及一种多级多孔聚乳酸材料及其制备方法。
技术介绍
多级多孔材料(包括微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔)由于其多样的性能，近年来作为功能材料的应用成为多孔材料研究的又一热点领域。通常微孔(<2nm)和介孔(2-50nm)赋予材料高的比表面积，而大孔(>50nm)可以提高多孔材料内部可及度。不同尺寸孔的结合可以赋予材料特殊的平衡互补性能，在催化、光催化制H2、吸附、分离、生物医学以及能量储存传输等领域表现出很大的应用前景。许多学者研究了多级多孔材料的制备方法，包括模板法、胶体组装、力化学和相分离等。但流程复杂限制了这些材料的广泛应用，所以降低成本、简化流程、增加产量显得尤为重要。聚乳酸(PLA)是一种可降解的生物基聚合物，具有杰出的机械性能和生物相容性。聚乳酸可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性和手感好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。特别的，左旋聚乳酸(PLLA)与右旋聚乳酸(PDLA)分子链可以紧密排列形成特殊的立构复合晶体(sc)，其高于同质晶体(hc)50℃的熔点使材料具有更好的耐热性。立构复合结晶可以大幅提高材料的性能，包括机械性能，耐水解性，耐溶剂性及耐热性。但是，现有技术中尚未有多级多孔聚乳酸材料相关报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种可降解的多级多孔聚乳酸材料，所得多孔材料具有可控形貌与可控孔尺寸，其优良的疏水性(水接触角可达135°)和亲油性使其可用于选择性油水分离。本专利技术的技术方案：本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种聚乳酸材料，所述聚乳酸材料为介孔-大孔材料。进一步，所述聚乳酸材料为具有三维立体结构的块状材料。进一步，所述聚乳酸材料以左旋聚乳酸和/或右旋聚乳酸、致孔剂为原料，采用下述方法制得：先通过熔融共混法制得聚乳酸/致孔剂共混物，再去除致孔剂，最后干燥处理即得介孔-大孔聚乳酸材料；其中，所述致孔剂为聚环氧乙烷、聚对乙烯基苯酚或聚乙烯吡咯烷酮。优选的，所述致孔剂为聚环氧乙烷(PEO)。优选的，所述原料为左旋聚乳酸和右旋聚乳酸，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1：9～9：1，聚乳酸(左旋聚乳酸+右旋聚乳酸)与致孔剂的质量比为40：60～90：10。进一步，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1：1～5：1，聚乳酸与致孔剂的质量比为10：10～50：10。更优选的，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1.5：1～2.33：1，聚乳酸与致孔剂的质量比为15：10。进一步，去除致孔剂的方法为：采用溶剂溶解去除致孔剂，所述溶剂包括但不限于去离子水、乙腈、苯甲醚或二甲基甲酰胺；优选为去离子水。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述聚乳酸材料的制备方法，先将左旋聚乳酸和/或右旋聚乳酸，和致孔剂经过熔融共混制得聚乳酸/致孔剂共混物，再除去致孔剂，最后干燥得到多级多孔(介孔-大孔)聚乳酸材料。所述致孔剂为聚环氧乙烷、聚对乙烯基苯酚或聚乙烯吡咯烷酮；优选聚环氧乙烷。进一步，采用左旋聚乳酸和右旋聚乳酸时，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1：9～9：1，聚乳酸(左旋聚乳酸+右旋聚乳酸)与致孔剂的质量比为40：60～90：10。优选的，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1：1～5：1，聚乳酸与致孔剂的质量比为10：10～50：10。更优选的，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1.5：1～2.33：1，聚乳酸与致孔剂的质量比为15：10。进一步，使用溶剂将致孔剂溶解去除，所述溶剂包括但不限于去离子水、乙腈、苯甲醚或二甲基甲酰胺；优选为去离子水。进一步，所述聚乳酸材料的制备方法包括如下步骤：1)将干燥并称量好的左旋聚乳酸(PLLA)，右旋聚乳酸(PDLA)和致孔剂同时加入转矩流变仪，在140～210℃，10～120转/分的加工条件下熔融共混1～60分钟，得到聚乳酸立构共混物；2)将得到的共混物放入去离子水中对致孔剂进行溶解抽提，去离子水每1～24小时更换一次，溶解时间1～14天；3)将抽提后的样品于40～140℃下干燥4～48个小时，即得介孔-大孔聚乳酸材料。进一步，步骤1)中，左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)在40～140℃的真空烘箱中干燥4～48个小时，致孔剂在30～60℃的真空烘箱中干燥4～48个小时。优选的，步骤2)中，溶解时间为3～7天，去离子水更换间隔时间为5～8小时。本专利技术的有益效果：(1)由于熔体加工方法的使用，多级多孔材料可以大规模批量生产，大大提高了生产效率。(2)水溶性致孔剂(如PEO)的使用使得致孔剂的去除过程十分安全环保，同时，这种聚乳酸多孔材料具有完全生物可降解性，且由于制备过程中完全没有有毒试剂和材料的使用使得得到的多孔材料是环境友好的环保材料。(3)该方法制得的多孔材料形貌和孔尺寸可由PLLA和PDLA组分的质量比以及PLA和PEO组分的质量比所决定，操作简便。(4)由于一定量的PLLA和PDLA在加工过程中可以形成立构复合晶体网络，使得多孔材料在高达210℃的环境下仍然具有极好的尺寸稳定性，且有极好的耐溶剂性，在80℃的乙腈溶液中静置24小时仍然保持其结构完整性。(5)多孔材料有较高的比表面积，独特的多孔表面带来的优良的疏水性(水接触角可达135°)以及材料较好的耐溶剂性使其可用于一般油性化学试剂的吸附，其在水溶液中吸附氯仿的吸附量可达1.87±0.20gg-1。(6)多孔材料由于是块状三维立体结构，使得其相比于粉末状多孔材料在吸附时更便于回收。本专利技术使用的左旋聚乳酸(PLLA)与右旋聚乳酸(PDLA)分子链可以紧密排列形成特殊的立构复合晶体(sc)，其高于同质晶体(hc)50℃的熔点使材料具有更好的耐热性。此外，基于立构复合晶体网络的聚乳酸多孔材料相比于纯聚乳酸有更高的耐化学性，大大拓宽了其在严酷环境下的吸附和催化体系的应用。附图说明：图1为实施例四所得材料的SEM图。图2为实施例一到实施例四的孔径分布图。图3为实施例二所得材料的SEM图。图4为实施例三所得材料的SEM图。图5为实施例一到实施例四的静态热力学分析图。图6为实施例五所得材料的SEM图，实施例五到实施例七为三维连通多孔材料。图7为对比例一所得材料的SEM图。具体实施方式本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种聚乳酸材料，所述聚乳酸材料为介孔-大孔材料。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述聚乳酸材料的制备方法，先将左旋聚乳酸或右旋聚乳酸中的至少一种，和致孔剂经过熔融共混制得聚乳酸/致孔剂共混物，再使用溶剂将致孔剂溶解去除，最后干燥即得多级多孔聚乳酸材料。以下实施例只是几种典型的实施方式，并不能起到限制本专利技术的作用，本领域的技术人员可以参照实施例对技术方案进行合理的设计，同样能够获得本专利技术的结果。实施例一(1)采用熔融共混法，将干燥并称量好的14.4gPLLA，3.6gPDLA和12gPEO同时加入转矩流变仪，在180℃，60转/分的加工条件下熔融共混5分钟，室温下冷却，得到共混物。(2)将得到的共混物放入本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料为介孔‑大孔材料。

【技术特征摘要】
1.聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料为介孔-大孔材料。2.根据权利要求1所述的聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料为具有三维立体结构的块状材料。3.根据权利要求1或2所述的聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料以左旋聚乳酸和/或右旋聚乳酸、致孔剂为原料，采用下述方法制得：各原料先通过熔融共混法制得聚乳酸/致孔剂共混物，再去除致孔剂，最后干燥处理；其中，所述致孔剂为聚环氧乙烷、聚对乙烯基苯酚或聚乙烯吡咯烷酮。4.根据权利要求3所述的聚乳酸材料，其特征在于，所述原料为左旋聚乳酸和右旋聚乳酸，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1：9～9：1，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸总和与致孔剂的质量比为40：60～90：10；优选的，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1：1～5：1，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸总和与致孔剂的质量比为10：10～50：10；更优选的，左旋聚乳酸与右旋聚乳酸的质量比为1.5：1～2.33：1，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸总和与致孔剂的质量比为15：10。5.权利要求1～4任一项所述聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先将左旋聚乳酸和/或右旋聚乳酸，和致孔剂经过熔融共混制得聚乳酸/致孔剂共混物，再除去致孔剂，最后干燥得到介孔-大孔聚乳酸材料。6.根据权利要求5所述聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述致孔剂为聚环氧乙烷、聚对乙烯基苯酚或聚乙烯吡咯烷酮；优选为聚环氧乙烷。7.根据权利要求5或6所述聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，孙小蓉，包睿莹，曹志强，杨鸣波，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51