一种植物油基可降解纳米复合材料制备方法技术

一种植物油基可降解纳米复合材料制备方法，其特征是取适量的八氨基笼型倍半硅氧烷（ＰＯＳＳ）溶解于醇类溶剂（甲醇、乙醇、异丙醇）中；另取植物油衍生物溶解于醇类溶剂（甲醇、乙醇、异丙醇）中，在室温下搅拌按照一定比例将ＰＯＳＳ溶液滴入环氧植物油溶液中，滴加完毕后升温至６０℃－１１０℃，控制ｐＨ在８－１１的范围内，保持回流２４小时－４８小时，之后减压蒸馏除去有机溶剂，干燥的粗产物，粗产物经正己烷抽提２４小时－４８小时除去有机小分子后，真空干燥至恒重，得到ＰＯＳＳ－环氧植物油基可降解纳米复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种基于植物油衍生物的生物纳米复合材料，属于绿色高分子材 料的

技术介绍
植物油可以从大豆等自然产品中获取，主要成分为甘油三酸酯。植物油分子结构 中的双键是其主要的聚合基团，可以直接聚合或共聚，也可以通过改性获得其他衍生物(图 1)，再聚合成为不同类型聚合物(如聚酯、聚胺酯、丙烯酸树脂等)。双键数目越多，改性后官 能度越高，聚合交联度也越高。可以通过共聚向植物油基聚合物中引入其他元素提高材料 的性能，也可以将植物油中的双键经过环氧化、羟基化或丙烯酸化后再进行聚合反应，获得 具有较高的交联度、玻璃转化温度、热稳定性和其他性能提高的新材料。国外Larock RC、 Wool RP和Petrovic M以及国内华南理工大学陈焕钦教授、华南师范大学杨丽庭教授等课 题组开展了大量的相关研究工作，表明植物油单体及其衍生物可以通过多种方式形成可降 解聚合物，产物的性能与单体的结构、种类以及它们在聚合物材料中的联接方式和比例等 有关。纳米复合是提高植物油基聚合物材料的性能，拓展使用范围有效手段。例如有机 粘土可与基体形成具有插层或层离结构的复合材料，以较少的含量达到改善基材性能的目 的。其他纳米材料(纳米管、玻纤等)也可对植物油基聚合物起到增强的作用。中山大学容 敏智、章明秋教授以及国外其他科研人员对植物油基聚合物的生物降解行为、降解机理和 毒性、生物相容性等开展了相关研究，表明植物油基聚合物生物相容性和生物降解性良好， 纳米复合改性的具体效果和作用机理与纳米添加剂本身的性质及其在基体中的分散状态 和水平有关。将来植物油基聚合物要替代石油基产品，实现产业化的关键在于两点一要达到 或超过石油基聚合物已具备的综合使用性能；二要充分体现其特有的诸如生物降解性，生 物相容性等优越属性。目前这两方面还有较大的提升空间，一方面，植物油基聚合物热稳定 性和机械性能与石油基聚合物相比尚有差距。现有的纳米复合效果并不十分理想(如改性 粘土中的表面活性剂会影响材料的热稳定性)，玻纤、粘土或纳米管本身无活性，无法在分 子水平上进行设计，而且其分散性和微观形貌不易控制)。因此，应拓展植物油基聚合物的 设计思路，优化合成路线，进一步提高材料的综合使用性能，并且不断降低成本。另一方面， 目前对植物油基聚合物的降解规律及调控机制的全面认识有待深入。植物油基聚合物具有 潜在的生物降解性能，这是它在应用上的优势。植物油基聚合物的生物降解性能决定于其 链结构、形态结构、分子量大小及分布等多种因素。可以通过改变大分子的结构来调控聚合 物材料的生物降解性能，同时也要综合考虑PH值、温度、湿度等其他等多种因素。笼型杂化结构多面低聚倍半硅氧烧(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes, 简记为P0SS)是一种良好的聚合物的改性材料，可通过纳米复合实现提高植物油基聚合物 材料的性能和调控其生物降解性能的目的。POSS的核心是一个对称性非常强的硅氧笼型结构，尺寸在0. 45nm左右，与其他纳米添加剂相比，POSS纳米粒子分散性好、密度低，热稳定 性、绝缘性能和生物相容性较好；POSS周围一般有8个取代基，可涵盖多种有机官能团，这 使得POSS和基体具有很好的相容性和一定的反应可控性。综合POSS本身的特点和植物油 单体易于改性及其聚合物可生物降解的优势，构建具有良好的综合使用性能、适宜的生物 相容性和适当的降解速度及降解行为的医用复合材料。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供。 以植物油为原料，开发在生物医疗领域具有应用价值的新型可降解生物纳米复合材料。本 专利技术的主要原料最常见的生物质材料植物油(大豆油)，它易于再生，价格便宜，产量大；无 毒、环境友好，具有潜在的生物降解性能。本专利技术利用POSS交联植物油单体制备可降解高 分子材料，热稳定性好，应用前景广泛，特别是在对降解性能有特殊要求的生物医疗等高附 加值领域。技术方案环氧植物油(ESO)单体中含有多个环氧结构；八(胺丙基)笼型倍半硅 氧烷中含有八个可以和环氧基团反应的胺基。本专利技术通过改变POSS中氨基和环氧植物油 中环氧基的比例来调节复合材料中POSS和基体直接连接的化学键的数目，控制聚合度或 交联度。主要制备途径如下权利要求1.，其特征是取笼型倍半硅氧烷POSS溶 解于有机溶剂中形成A溶液；另取植物油衍生物溶解于有机溶剂中形成B溶液；在室温下 搅拌按照一定比例将A溶液滴加至B溶液中，滴加完毕后升温，控制PH在弱碱性范围，保持 回流一段时间，减压蒸馏除去有机溶剂，干燥的粗产物，粗产物经有机溶剂抽提一定时间除 去有机小分子后，真空干燥至恒重，得到POSS-环氧植物油基可降解纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征 是所述的笼型倍半硅氧烷为八(氨丙基)笼型倍半硅氧烷(NH2-POSS),分子式为 (H2NCH2CH2CH2) 8Si8012O3.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所 述植物油衍生物为环氧化大豆油ES0，分子式C57Hltl6Oltl，环氧值％彡6.0-5.5，碘值％彡 6. 0-8. 0，酸值 mgKOH/g 彡 0. 50-0. 60。4.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所述 一定比例为复合材料中NH2-POSS质量百分含量为5% 40%，在不同的比例下，NH2-POSS和ESO 可以通过化学键的联接形成具有不同交联程度的互穿网络结构。5.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所 述溶解NH2-POSS的有机溶剂为乙醇、甲醇或者异丙醇，NH2-POSS在有机溶剂中的比例为 15%-40%。6.根据权利要求3所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所述 溶解环氧化大豆油ESO的有机溶剂为乙醇、甲醇或者异丙醇，ESO在有机溶剂中的比例为 20%-50%。7.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所述 升温的反应温度为60°C _110°C，保持冷凝回流。8.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所述 控制PH在弱碱性范围为PH值在8-11之间。9.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所述 保持回流一段时间为12小时-36小时。10.根据权利要求1所述的植物油基可降解纳米复合材料的制备方法，其特征是所 述抽提使用的仪器为索氏提取器，抽提用有机溶剂为正戊烷，抽提时间为M-48小时。全文摘要，其特征是取适量的八氨基笼型倍半硅氧烷(POSS)溶解于醇类溶剂(甲醇、乙醇、异丙醇)中；另取植物油衍生物溶解于醇类溶剂(甲醇、乙醇、异丙醇)中，在室温下搅拌按照一定比例将POSS溶液滴入环氧植物油溶液中，滴加完毕后升温至60℃-110℃，控制pH在8-11的范围内，保持回流24小时-48小时，之后减压蒸馏除去有机溶剂，干燥的粗产物，粗产物经正己烷抽提24小时-48小时除去有机小分子后，真空干燥至恒重，得到POSS-环氧植物油基可降解纳米复合材料。文档编号C08G59/50GK102086260SQ201010601本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物油基可降解纳米复合材料制备方法，其特征是取笼型倍半硅氧烷ＰＯＳＳ溶解于有机溶剂中形成Ａ溶液；另取植物油衍生物溶解于有机溶剂中形成Ｂ溶液；在室温下搅拌按照一定比例将Ａ溶液滴加至Ｂ溶液中，滴加完毕后升温，控制ＰＨ在弱碱性范围，保持回流一段时间，减压蒸馏除去有机溶剂，干燥的粗产物，粗产物经有机溶剂抽提一定时间除去有机小分子后，真空干燥至恒重，得到ＰＯＳＳ－环氧植物油基可降解纳米复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，倪中华，陈云飞，顾兴中，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84