抗菌有色聚乳酸的制备方法技术

本发明专利技术属于聚合物制备技术领域，具体涉及一种抗菌有色聚乳酸的制备方法。氮气保护下，配合物催化剂与丙交酯进行开环聚合反应，得到抗菌有色聚乳酸。本发明专利技术中丙交酯在催化聚合过程中实现了胍类化合物、抗菌性天然染料与聚乳酸高分子链之间的共价键结合，简化了抗菌有色聚乳酸的生产步骤，合成了具有较强抗菌性能且耐久性优良的有色聚乳酸，提高了抗菌性聚乳酸材料的多样性和选择性，满足了制备具有优良抗菌性能及色彩性于一体的聚乳酸纺织品的要求；所采用的原料绿色环保，产品的生物相容性好，具有非常好的市场前景。具有非常好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
抗菌有色聚乳酸的制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物制备
，具体涉及一种抗菌有色聚乳酸的制备方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸是最常见的可降解塑料之一。PLA(聚乳酸)是以生物发酵生产的乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。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，羟基与别的分子的羧基脱水缩合，羧基与别的分子的羟基脱水缩合，形成了聚乳酸。PLA原料来源充分且可以再生，生产过程无污染，而且产品可以生物降解，使用后的PLA可以通过堆肥，在温度高于55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水，实现在自然界中的物质循环，不会对环境产生影响，因此是理想的绿色高分子材料。PLA还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性，被广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。
[0003]目前，抗菌性聚乳酸的问世也为生活提供了诸多便利，可应用于环保医疗用具、食品与药品包装领域等，其制备方法主要有共混、物理改性、化学接枝法等。但是共混、物理改性方法无法保证抗菌物质不会脱落，抗菌效果和安全性无法得到保证，化学接枝法存在工艺繁琐、对设备及溶液配制要求高的弊端，且不利于环境保护。
[0004]中国专利CN111996794A公开一种抗菌聚乳酸非织造材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]步骤一、将聚乳酸非织造材料在常压介质阻挡放电(DBD)等离子体装置中进行表面改性处理；步骤二、将经常压等离子体处理后的聚乳酸非织造材料进行壳聚糖接枝整理；步骤三、将上述处理后的聚乳酸非织造材料浸渍到硝酸银溶液中进行抗菌整理。此专利以常压氩气DBD等离子体对聚乳酸非织造材料进行预处理，采用环境友好的天然高分子材料壳聚糖对聚乳酸进行表面接枝处理，在聚乳酸非织造材料表面原位生成纳米银，使材料具有优异的抗菌性能；但是此专利生产工艺繁琐，对生产条件要求较高，纳米银颗粒难以在聚乳酸表面分布均匀，并会产生带有重金属离子的污水污染环境。
[0006]在现有的抗菌性聚乳酸合成工艺中普遍存在工艺繁琐、设备不易清理、污染环境等问题，面对市场存在的较大缺口，亟需提供一种工艺简单、抗菌性能优良的抗菌有色聚乳酸的制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种抗菌有色聚乳酸的制备方法，将胍类抗菌化合物、具备抗菌性能的天然染料与丙交酯开环聚合用配合物催化剂进行结合，制备了新型的丙交酯开环聚合用配合物催化剂，从而同时实现丙交酯开环聚合与抗菌有色聚乳酸的合成。
[0008]本专利技术所述的抗菌有色聚乳酸的制备方法是氮气保护下，配合物催化剂与丙交酯进行开环聚合反应，得到抗菌有色聚乳酸。
[0009]所述的配合物催化剂的结构式如下：
[0010][0011]其中，M为金属，Guanidine为胍类抗菌化合物配体，Dye为含有羟基的抗菌性天然染料分子，上述结构式代表M分别与Guanidine、Dye相连。
[0012]所述的M为铝。
[0013]所述的Guanidine的结构式如下：
[0014][0015]其中，R为
‑
(CH2)
n
CH3，其中，3≤n≤21，且n为整数；
[0016]R1为
‑
H、
‑
CH3或
‑
(CH2)nCH3中的一种，其中，1≤n≤3，且n为整数。
[0017]所述的Guanidine的结构式为如下结构式之一：
[0018][0019]所述的Dye的结构式为如下结构式之一：
[0020][0021]所述的配合物催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0022](1)氮气保护下，Guanidine与烷基金属在溶剂中反应，得到烷基金属配合物的溶液；
[0023](2)氮气保护下，将Dye加入到烷基金属配合物的溶液中反应，得到配合物催化剂。
[0024]步骤(1)中所述的烷基金属为三甲基铝。
[0025]步骤(1)中所述的溶剂为苯、甲苯、四氢呋喃或二氯甲烷中的一种或多种。
[0026]步骤(1)中所述的Guanidine与烷基金属的摩尔比为2
‑
2.5:1。
[0027]步骤(1)中所述的溶剂与Guanidine的质量比为20
‑
200:1。
[0028]步骤(1)中所述的反应时间为3
‑
12h；反应为阶段升温反应，其中，第一阶段反应温度为
‑
78—25℃，第二阶段反应温度为25
‑
125℃。
[0029]步骤(2)中所述的Dye与烷基金属的摩尔比为1
‑
1.5:1。
[0030]步骤(2)中所述的反应温度为25
‑
135℃，反应时间为3
‑
18h。
[0031]所述的配合物催化剂与丙交酯的摩尔比为1：50
‑
10000。
[0032]所述的开环聚合反应温度为100
‑
180℃，开环聚合反应时间为2
‑
24h。
[0033]本专利技术的反应方程式如下：
[0034][0035]所述的配合物催化剂的结构式如下：
[0036][0037]Guanidine为天然胍类抗菌化合物，具有良好的平面结构，缩短了配位原子N的间距，更有利于与金属中心发生配位反应。当Guanidine与金属中心发生配位反应时，由于Guanidine胍类抗菌化合物配体的空间位阻较大，所以金属中心连接上两个Guanidine后很难再接上第三个Guanidine；而Dye含有羟基的抗菌性天然染料分子由于其空间位阻相对较小，所以更有利于羟基接近活性甲基并发生反应。
[0038][0039]本专利技术合成抗菌有色聚乳酸的反应机理是丙交酯与金属中心进行配位，导致丙交酯发生亲电活化，进而受到金属中心的亲核进攻形成中间体，同时含有羟基的抗菌性天然染料分子进攻已活化的单体。中间体中具有较高能量的化学键发生断裂从而实现开环，形成连接有Guanidine胍类抗菌化合物配体、Dye抗菌性天然染料分子的丙交酯单体长链，链增长伴随丙交酯的金属配位、亲核反应、断键开环，直到配位键发生裂解终止反应。
[0040]本专利技术的有益效果如下：
[0041]本专利技术中丙交酯在催化聚合过程中实现了胍类化合物、抗菌性天然染料与聚乳酸高分子链之间的共价键结合，简化了抗菌有色聚乳酸的生产步骤，合成了具有较强抗菌性能且耐久性优良的有色聚乳酸，提高了抗菌性聚乳酸材料的多样性和选择性，满足了制备具有优良抗菌性能及色彩性于一体的聚乳酸纺织品的要求；所采用的原料绿色环保，产品的生物相容性好，具有非常好的市场前景。
[0042]本专利技术能够显著提高抗菌有色聚乳酸材料的均匀性和稳定性，增强聚乳酸的抗菌性能，同时简化生产工艺，降低工业成本，对纺织行业的节能减排、绿色发展具有重要意义。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌有色聚乳酸的制备方法，其特征在于氮气保护下，配合物催化剂与丙交酯进行开环聚合反应，得到抗菌有色聚乳酸；所述的配合物催化剂的结构式如下：其中，M为金属，Guanidine为胍类抗菌化合物配体，Dye为含有羟基的抗菌性天然染料分子。2.根据权利要求1所述的抗菌有色聚乳酸的制备方法，其特征在于所述的M为铝。3.根据权利要求1所述的抗菌有色聚乳酸的制备方法，其特征在于所述的Guanidine的结构式如下：其中，R为
‑
(CH2)
n
CH3，其中，3≤n≤21，且n为整数；R1为
‑
H、
‑
CH3或
‑
(CH2)nCH3中的一种，其中，1≤n≤3，且n为整数。4.根据权利要求3所述的抗菌有色聚乳酸的制备方法，其特征在于所述的Guanidine的结构式为如下结构式之一：5.根据权利要求1所述的抗菌有色聚乳酸的制备方法，其特征在于所述的Dye的结构式为如下结构式之一：
6.根据权利要求1所述的抗菌有色聚乳酸的制备方法，其特征在于所述的配合物催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)氮气保护下，Guanidine与烷基金属在溶剂中反应，得到烷基金属配合物的溶液；(2)氮气保护下，将Dye加入到烷基金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昊飞，刘玉琨，陈清文，劳含章，林园园，盛浩强，秦浩然，李春红，张彩云，孟志鹏，李富强，姜兆辉，傅忠君，王鸣，
申请(专利权)人：北京朗净汇明生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：