一种聚乳酸材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乳酸材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术在发酵过程中，通过玉米淀粉分解的葡萄糖在纸基填料孔隙中发酵产生乳酸，在纸基纤维间通过异丙醇铝引发聚合产生聚乳酸，纸基填料作为聚乳酸的骨架结构，使聚乳酸的韧性和抗冲击性能提高；本发明专利技术中利用环氧大豆油由于具有良好的耐热性、低温柔韧性，使纸基填料与聚乳酸膜间粘结作用增强，提高聚乳酸的强度，本发明专利技术利用环氧大豆油与丙烯酸酯发生羟基缩合脱水反应从而形成网络互穿交联结构，耐热胶乳中苯环赋予胶乳耐热性，环氧基和羟基使材料具有反应活性粘附力，提高热变形温度，茶油中抗氧化有效成分减少极性基团在高温中的损失，内聚力稳定，具有广阔的应用前景。

Preparation of a Polylactic Acid Material

The invention discloses a preparation method of polylactic acid material, which belongs to the technical field of macromolecule materials. In the process of fermentation, lactic acid is produced by fermentation of glucose decomposed by corn starch in the pore of paper-based filler, and polylactic acid is produced by polymerization between paper-based fibers initiated by aluminium isopropoxide. Paper-based filler is used as the framework structure of polylactic acid, which improves the toughness and impact resistance of polylactic acid. In the present invention, epoxy soybean oil is used because of its good heat resistance and low temperature flexibility. The present invention uses epoxy soybean oil and acrylate to produce hydroxyl condensation dehydration reaction to form network interpenetrating cross-linking structure. The phenyl ring in heat-resistant latex gives the latex heat resistance. The epoxy group and hydroxyl group make the latex have reactive adhesive force, increase the thermal deformation temperature, and antioxidant in tea oil. The active ingredients can reduce the loss of polar groups in high temperature and have stable cohesion, so they have broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸材料的制备方法
本专利技术公开了一种聚乳酸材料的制备方法，属于高分子材料

技术介绍
聚乳酸又名聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，属于聚酯家族。聚乳酸形成条件为单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH与别的分子的-COOH脱水缩合，-COOH与别的分子的-OH脱水缩合形成聚合物。聚乳酸原料来源充分可再生，生产过程无污染，产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，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、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA）还具有一定的抗菌性、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，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。聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前许多国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。由乳酸制聚乳酸生产工艺有：直接缩聚法：缩聚法就是把乳酸单体进行直接缩合，也称一步聚合法。二步法：使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。反应挤出制备高分子量聚乳酸：用间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机组合，进行连续的熔融聚合实验，可获得由乳酸通过连续熔融缩聚制得的分子量达150000的聚乳酸。聚乳酸在使用后能被自然界中的微生物完全降解生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染，因此具有良好的可生物降解性能，是首选的能作为具有商业用途的生物基材料。但聚乳酸的热变形温度只有58℃左右，远低于通用塑料的聚苯乙烯和聚丙烯，耐热性差，并且脆性大，韧性差使聚乳酸的应用受到很大的限制，不能应用在家电、汽车零件等方面。因此，专利技术一种耐热性好且韧性好的聚乳酸材料对高分子材料
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前聚乳酸的热变形温度只有58℃左右，远低于通用塑料的聚苯乙烯和聚丙烯，耐热性差，并且脆性大，韧性差使聚乳酸的应用受到很大的限制的缺陷，提供了一种聚乳酸材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种聚乳酸材料的制备方法为：（1）将淀粉母料、纸基填料、大豆蛋白乳液、醇解大豆油、乳酸菌粉置于密封发酵罐中，控制温度为40～50℃，密封发酵3～5天，过滤去除滤液分离得到发酵滤渣；（2）取上述发酵滤渣，分子量为20000～22000D的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基酯树脂、质量分数为25%的硅酸钠溶液、偶氮二甲酰胺、异丙醇铝、备用耐热胶乳放入反应釜中，加热升温至130～150℃，聚合反应3～5h，得到聚乳酸材料；淀粉母料的制备方法为：将玉米淀粉、甘油和水混合，置于高速分散机中以3000～3500r/min的转速分散10～15min得到分散淀粉料，将分散淀粉料置于密封袋中保存，静置20～24h后，倒入双螺杆挤出机中，控制机头温度为140～150℃，螺杆转速为120～140r/min，喂料速率为50～60g/min，挤出得到淀粉母料，备用；大豆蛋白乳液的制备方法为：向装有回流冷凝器的四口烧瓶中加入200～220mL蒸馏水，用质量分数为40%的氢氧化钠溶液调节pH，加热升温至90～100℃，加入60～70g大豆粉，保温处理50～55min后，向四口烧瓶中加入10～12g苯酚，降温至70～75℃，保温处理15～20min，继续向四口烧瓶中加入20～25mL甲醛，反应1～2h，自然冷却至室温，得到大豆蛋白乳液，备用；耐热胶乳的制备方法为：按重量份数计，向四口烧瓶中加入20～30份环氧大豆油和10～15份茶油，再用滴液漏斗向四口烧瓶中以3～5mL/min滴加速率滴加1～3份过硫酸钾，滴加完毕后，保温反应30～40min，继续加热升温至90～100℃，保温反应45～55min，降温至55～60℃，用质量分数20%的氨水调节pH，出料，得到耐热胶乳。纸基填料的制备方法为：配置质量分数为20%的纸浆置于烧杯中，搅拌40～45min后，将纸浆与羟甲基纤维素按质量比为10︰1混合得到混合浆液，将混合浆液置于真空泵中抽滤，直至无水滴落下，得到纸基填料。发酵滤渣的发酵原料，按重量份数计，包括淀粉母料70～80份、纸基填料10～12份、备用大豆蛋白乳液10～15份、备用醇解大豆油20～25份、乳酸菌粉5～10份。聚乳酸材料制备原料，按重量份数计，包括发酵滤渣60～70份，分子量为20000～22000D的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20～25份、乙烯基酯树脂8～10份、质量分数为25%的硅酸钠溶液20～25份、偶氮二甲酰胺10～15份、异丙醇铝4～5份、耐热胶乳30～35份，其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯质量含量为30～35%。醇解大豆油的制备方法为：向带有滴液漏斗和冷凝装置的三口烧瓶中加入70～80mL环氧大豆油、4～5g甲醇钠、5～7mL三乙醇胺，加热升温至50～60℃，启动搅拌器以200～300r/min的转速搅拌混合，向三口烧瓶中加入40～50mL甘油，保温搅拌反应3～4h，得到醇解大豆油。玉米淀粉、甘油和水混合质量比10︰5︰1。大豆蛋白乳液的制备方法中需用氢氧化钠溶液调节pH至9～10，方能继续加入反应原料。耐热胶乳的制备方法中出料前，用氨水调节四口烧瓶体系pH为6.0～7.0。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在甲醇钠和三乙醇胺复配催化剂的条件下用甘油将环氧大豆油催化醇解，得到醇解大豆油，向醇解大豆油中加入己二异氰酸酯、磷酸二乙酯、马来酸酐，甘油等原料，得到纸基填料，将玉米淀粉、甘油和水混合高速分散后用挤出机挤出得到淀粉母料，以纸浆为原料配制得到纸基填料，最后将纸基填料、大豆蛋白乳液、醇解大豆油、乳酸菌粉等原料发酵，分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基酯树脂、硅酸钠溶液、偶氮二甲酰胺、异丙醇铝、耐热胶乳等原料混合共聚得到聚乳酸材料，本专利技术在发酵过程中，通过玉米淀粉分解的葡萄糖在纸基填料孔隙中发酵产生乳酸，分离得到发酵滤渣，最后乳酸聚合时，在纸基纤维间通过异丙醇铝引发聚合产生聚乳酸，纸基填料作为聚乳酸的骨架结构可使聚乳酸受到冲击或压缩应力后能够吸收更多的能量，通过在纸基填料膨胀多孔结构中充填聚乳酸，聚乳酸再与烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基酯树脂增韧型树脂交联，使聚乳酸的韧性和抗冲击性能提高；（2）本专利技术中利用环氧大豆油由于具有良好的耐热性、低温柔韧性，且挥发度低，无害无毒，绿色环保，应用广泛，特别适用于聚乳酸材料作为增塑剂使用，所用大豆蛋白乳液能与纸基填料进一步发生交联反应，使纸基填料与聚乳酸膜间粘结作用增强，提高聚乳酸的强度，本专利技术利用环氧大豆油与丙烯酸酯发生羟基缩合脱水反应从而形成网络互穿交联结构，环氧大豆油中含有环氧基团、醚键、羟基等极性基团与活泼性基团，使耐热胶乳表现出优良的粘接强度和耐高温性能，耐热胶乳在整个聚乳酸材料中能够提高内部粘结性能和耐热性能，其中耐热胶乳中苯环赋予胶乳耐热性，环氧基和羟基使材料具有反应活性粘附力，多个羟基的脱水缩合使聚乳酸链支化、交联密度上升，从而提高热变形温度，茶油中抗氧化有效成分减少极性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乳酸材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将淀粉母料、纸基填料、大豆蛋白乳液、醇解大豆油、乳酸菌粉置于密封发酵罐中，控制温度为40～50℃，密封发酵3～5天，过滤去除滤液分离得到发酵滤渣；（2）取上述发酵滤渣，分子量为20000～22000D的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基酯树脂、质量分数为25%的硅酸钠溶液、偶氮二甲酰胺、异丙醇铝、备用耐热胶乳放入反应釜中，加热升温至130～150℃，聚合反应3～5h，得到聚乳酸材料；所述的淀粉母料的具体制备步骤为：将玉米淀粉、甘油和水混合，置于高速分散机中以3000～3500r/min的转速分散10～15min得到分散淀粉料，将分散淀粉料置于密封袋中保存，静置20～24h后，倒入双螺杆挤出机中，控制机头温度为140～150℃，螺杆转速为120～140r/min，喂料速率为50～60g/min，挤出得到淀粉母料，备用；所述的大豆蛋白乳液的具体制备步骤为：向装有回流冷凝器的四口烧瓶中加入200～220mL蒸馏水，用质量分数为40%的氢氧化钠溶液调节pH，加热升温至90～100℃，加入60～70g大豆粉，保温处理50～55min后，向四口烧瓶中加入10～12g苯酚，降温至70～75℃，保温处理15～20min，继续向四口烧瓶中加入20～25mL甲醛，反应1～2h，自然冷却至室温，得到大豆蛋白乳液，备用；所述的耐热胶乳的具体制备步骤为：按重量份数计，向四口烧瓶中加入20～30份环氧大豆油和10～15份茶油，再用滴液漏斗向四口烧瓶中以3～5mL/min滴加速率滴加1～3份过硫酸钾，滴加完毕后，保温反应30～40min，继续加热升温至90～100℃，保温反应45～55min，降温至55～60℃，用质量分数20%的氨水调节pH，出料，得到耐热胶乳。...

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将淀粉母料、纸基填料、大豆蛋白乳液、醇解大豆油、乳酸菌粉置于密封发酵罐中，控制温度为40～50℃，密封发酵3～5天，过滤去除滤液分离得到发酵滤渣；（2）取上述发酵滤渣，分子量为20000～22000D的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基酯树脂、质量分数为25%的硅酸钠溶液、偶氮二甲酰胺、异丙醇铝、备用耐热胶乳放入反应釜中，加热升温至130～150℃，聚合反应3～5h，得到聚乳酸材料；所述的淀粉母料的具体制备步骤为：将玉米淀粉、甘油和水混合，置于高速分散机中以3000～3500r/min的转速分散10～15min得到分散淀粉料，将分散淀粉料置于密封袋中保存，静置20～24h后，倒入双螺杆挤出机中，控制机头温度为140～150℃，螺杆转速为120～140r/min，喂料速率为50～60g/min，挤出得到淀粉母料，备用；所述的大豆蛋白乳液的具体制备步骤为：向装有回流冷凝器的四口烧瓶中加入200～220mL蒸馏水，用质量分数为40%的氢氧化钠溶液调节pH，加热升温至90～100℃，加入60～70g大豆粉，保温处理50～55min后，向四口烧瓶中加入10～12g苯酚，降温至70～75℃，保温处理15～20min，继续向四口烧瓶中加入20～25mL甲醛，反应1～2h，自然冷却至室温，得到大豆蛋白乳液，备用；所述的耐热胶乳的具体制备步骤为：按重量份数计，向四口烧瓶中加入20～30份环氧大豆油和10～15份茶油，再用滴液漏斗向四口烧瓶中以3～5mL/min滴加速率滴加1～3份过硫酸钾，滴加完毕后，保温反应30～40min，继续加热升温至90～100℃，保温反应45～55min，降温至55～60℃，用质量分数20%的氨水调节pH，出料，得到耐热胶乳。2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述的纸基填料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，
申请(专利权)人：常州彤骉贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32