一种生物可降解材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物可降解材料及其制备方法，通过对壳聚糖进行改性，一方面是为了降低壳聚糖的粘度，另一方面是为了引入新的官能团醛基，利于后续反应的进行；通过使用尿素对明胶进行处理，目的在于破坏明胶分子间的氢键作用力，使明胶分子结构中的活性基团暴露出来，增加反应交联度，进而提高材料的力学性能，同时尿素还能起到增塑的作用；然后利用醛基化壳聚糖、碱木质素和改性明胶进行交联反应，形成空间网络架构，提高了材料的拉伸强度，同时碱木质素分子中的柔性烷基长链结构和明胶分子中的肽链结构共同提高了材料的韧性。子中的肽链结构共同提高了材料的韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种生物可降解材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解材料
，具体涉及一种生物可降解材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]薄膜、克力玻璃、偏光膜、镜片等塑料材料是现代生活中的常见材料，被广泛的应用于各个领域，对改善人民生活起到至关重要的作用，但是大部分塑料无法降解，从而在使用过程中会对环境造成较大的污染，近年来生物降解塑料特别是生物质塑料，符合保护环境及可持续发展的方针，受到更大关注并获得了进一步发展，降低工业制造对石油的依赖性，以促进我国能源与资源的可持续发展。
[0003]但是，目前大部分生物降解塑料存在刚韧不平衡的问题，聚乳酸(PLA)具有高强度、高模量，但断裂伸长率非常低导致其韧性非常差，因此需要增韧；聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)和聚碳酸亚丙酯(PPC)等具有良好的韧性，但是强度和模量低、质软，难以满足很多应用场景的需求，需要增强。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种生物可降解材料及其制备方法，解决现有的生物降解塑料力学性能不佳的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种生物可降解材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将壳聚糖加入到硝酸和磷酸的混合酸中，然后加入亚硝酸盐，搅拌反应6
‑
12h，待反应结束后，加入去离子水进行沉淀，将所得产物进行洗涤、干燥，得到醛基化壳聚糖；（2）将尿素和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，搅拌均匀，然后升温至80
‑
85℃，随后加入明胶，搅拌溶解，将产物冷却至室温，得到改性明胶；（3）将碱木质素加入到去离子水中，搅拌溶解，然后向其中加入醛基化壳聚糖和改性明胶，搅拌分散均匀，再向其中加入戊二醛，加热搅拌反应，待反应完成后，将产物进行洗涤、干燥、粉碎过筛，得到复合材料；（4）将复合材料和聚乳酸在成型机中混合均匀，然后加热成型，即得到生物可降解材料。
[0006]优选的，步骤（1）中，壳聚糖、混合酸和亚硝酸盐的质量比为1:15
‑
20:0.4
‑
0.8。
[0007]优选的，步骤（1）中，硝酸和磷酸的质量比为2
‑
3:1，硝酸的质量分数为60
‑
65%，磷酸的质量分数为80
‑
85%。
[0008]优选的，步骤（1）中，亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾。
[0009]优选的，步骤（2）中，尿素、十二烷基苯磺酸钠、去离子水和明胶的质量比为6
‑
8:2
‑
4:100:40
‑
60。
[0010]优选的，步骤（3）中，碱木质素、去离子水、醛基化壳聚糖、改性明胶和戊二醛的质
量比为8
‑
10:100:10
‑
15:30
‑
50:10
‑
20。
[0011]优选的，步骤（3）中，戊二醛的质量分数为30
‑
50%。
[0012]优选的，步骤（3）中，加热搅拌温度为50
‑
80℃，加热搅拌时间为2
‑
3h。
[0013]优选的，步骤（4）中，复合材料和聚乳酸的质量比为4
‑
5:6
‑
8。
[0014]本专利技术还提供由上述制备方法所制备得到的生物可降解材料。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术对壳聚糖进行改性，一方面是为了降低壳聚糖的粘度，另一方面是为了引入新的官能团醛基，利于后续反应的进行；通过使用尿素对明胶进行处理，目的在于破坏明胶分子间的氢键作用力，使明胶分子结构中的活性基团暴露出来，增加反应交联度，进而提高材料的力学性能，同时尿素还能起到增塑的作用。
[0016]（2）本专利技术利用醛基化壳聚糖、碱木质素和改性明胶进行交联反应，形成空间网络架构，提高了材料的拉伸强度，同时碱木质素分子中的柔性烷基长链结构和明胶分子中的肽链结构共同提高了材料的韧性。
[0017]（3）本专利技术使用的原料壳聚糖、明胶和碱木质素具有资源丰富、可再生和绿色环保等特点，制备方法简单，原料易得，有助于实现产业化的应用。
具体实施方式
[0018]以下通过具体较佳实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施例。
[0019]需要说明的是，无特殊说明外，本专利技术中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
[0020]本专利技术实施例和对比例中所采用的壳聚糖购自陕西然糠生物科技有限公司，CAS：9012
‑
76
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4；碱木质素购自武汉市承天精细化工有限公司，CAS：8068
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05
‑
1；明胶购自山东萍聚生物科技有限公司；聚乳酸购自苏州欣源昇塑料有限公司，牌号：4032D。
[0021]实施例1一种生物可降解材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将5g壳聚糖加入到50g，60wt%硝酸和25g，80wt%磷酸的混合酸中，然后加入2g亚硝酸钠，搅拌反应6h，待反应结束后，加入去离子水进行沉淀，将所得产物进行洗涤、干燥，得到醛基化壳聚糖；（2）将6g尿素和2g十二烷基苯磺酸钠加入到100g去离子水中，搅拌均匀，然后升温至80℃，随后加入40g明胶，搅拌溶解，将产物冷却至室温，得到改性明胶；（3）将8g碱木质素加入到100g去离子水中，搅拌溶解，然后向其中加入10g醛基化壳聚糖和30g改性明胶，搅拌分散均匀，再向其中加入10g，50wt%戊二醛，在50℃下加热搅拌反应3h，待反应完成后，将产物进行洗涤、干燥、粉碎、过300目筛，得到复合材料；（4）将20g复合材料和30g聚乳酸在成型机中混合均匀，然后加热成型，即得到生物可降解材料。
[0022]实施例2一种生物可降解材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5g壳聚糖加入到75g，65wt%硝酸和25g，85wt%磷酸的混合酸中，然后加入4g亚硝酸钠，搅拌反应12h，待反应结束后，加入去离子水进行沉淀，将所得产物进行洗涤、干燥，得到醛基化壳聚糖；（2）将8g尿素和3g十二烷基苯磺酸钠加入到100g去离子水中，搅拌均匀，然后升温至80℃，随后加入60g明胶，搅拌溶解，将产物冷却至室温，得到改性明胶；（3）将10g碱木质素加入到100g去离子水中，搅拌溶解，然后向其中加入15g醛基化壳聚糖和50g改性明胶，搅拌分散均匀，再向其中加入20g，50wt%戊二醛，在80℃下加热搅拌反应2h，待反应完成后，将产物进行洗涤、干燥、粉碎、过300目筛，得到复合材料；（4）将25g复合材料和40g聚乳酸在成型机中混合均匀，然后加热成型，即得到生物可降解材料。
[0023]实施例3一种生物可降解材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将5g壳聚糖加入到75g，65wt%硝酸和25g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物可降解材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将壳聚糖加入到硝酸和磷酸的混合酸中，然后加入亚硝酸盐，搅拌反应6
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12h，待反应结束后，加入去离子水进行沉淀，将所得产物进行洗涤、干燥，得到醛基化壳聚糖；（2）将尿素和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，搅拌均匀，然后升温至80
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85℃，随后加入明胶，搅拌溶解，将产物冷却至室温，得到改性明胶；（3）将碱木质素加入到去离子水中，搅拌溶解，然后向其中加入醛基化壳聚糖和改性明胶，搅拌分散均匀，再向其中加入戊二醛，加热搅拌反应，待反应完成后，将产物进行洗涤、干燥、粉碎过筛，得到复合材料；（4）将复合材料和聚乳酸在成型机中混合均匀，然后加热成型，即得到生物可降解材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，壳聚糖、混合酸和亚硝酸盐的质量比为1:15
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20:0.4
‑
0.8。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，硝酸和磷酸的质量比为2
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3:1，硝酸的质量分数为60
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65%，磷酸的质量分数为80
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85%。4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂光权，涂新特，张辉毅，陈郭静，
申请(专利权)人：浙江一马新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：