功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于阻燃聚乳酸復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功能化環(huán)糊精阻燃聚乳 酸復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，其制備原料來源廣泛（如玉米， 木薯等），而且產(chǎn)品可以生物降解，實(shí)現(xiàn)在自然界中的無害循環(huán)，因此是理想的綠色高分子 材料。聚乳酸具有良好的物理和機(jī)械性能、易于加工以及生物相容性，因此近年來在農(nóng)業(yè)、 醫(yī)療器械和包裝材料等領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用。隨著聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步向汽車零 部件和電子電器元件方面的拓展，其易燃燒、燃燒時嚴(yán)重熔滴等缺點(diǎn)成為限制其發(fā)展的"瓶 頸"。因此，聚乳酸材料在生產(chǎn)和使用過程中有必要進(jìn)行阻燃處理。
[0003] 環(huán)糊精（Cyclodextrin，簡稱⑶）是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖 基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱，在催化、分離、食品以及藥物等領(lǐng)域中 受到了極大的重視和廣泛應(yīng)用。由于環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)中富含羥基，可用作膨脹型阻燃體 系中的碳源。Feng 等（Polymers for Advanced Technologies，2011，22,1115-1122)研 宄了 β-環(huán)糊精在膨脹型阻燃聚乳酸體系中的作用，結(jié)果表明，β-環(huán)糊精的加入可以明 顯提高阻燃聚乳酸復(fù)合材料的成炭率。但是，β-環(huán)糊精必須與其他阻燃劑共同使用發(fā) 揮阻燃作用，而這些阻燃劑與聚乳酸的相容性差，從而會導(dǎo)致力學(xué)性能的下降。中國專利 CN103694657A公開了一種三元復(fù)合阻燃體系阻燃聚乳酸材料及其制備方法，該法制備過程 中要使用有機(jī)溶劑氯仿，對環(huán)境造成一定的影響。中國專利CN103739851A公開了一種含 硅、磷、氮元素的高分子阻燃劑及其阻燃聚乳酸材料，其制備工藝采用溶劑共混法，不僅要 使用大量的有機(jī)溶劑氯仿，而且不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 綜上所述，開發(fā)綠色環(huán)保、綜合性能優(yōu)良的新型阻燃聚乳酸材料，對拓展其應(yīng)用領(lǐng) 域具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：提供一種功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法， 以克服現(xiàn)有阻燃聚乳酸材料領(lǐng)域制備工藝污染大、阻燃效率較低、損害基體材料力學(xué)性能 等缺陷，拓展環(huán)糊精的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 一種功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料，由環(huán)糊精、含磷二元酸、催化劑和聚乳酸 樹脂制備而成，其中間產(chǎn)物功能化環(huán)糊精阻燃劑結(jié)構(gòu)式如下：
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，由環(huán)糊精、含磷二元酸、催化 劑和聚乳酸樹脂制備而成，其中間產(chǎn)物功能化環(huán)糊精阻燃劑結(jié)構(gòu)式如下：
其中：n= 1?100,x= 6或7或8 ;
2. -種功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a) 將一定比例的環(huán)糊精、含磷二元酸和催化劑加入去離子水中，混合均勻后加熱至一 定的溫度，反應(yīng)一定時間后冷卻，用水清洗，干燥，得到功能化環(huán)糊精阻燃劑； b) 將聚乳酸樹脂和功能化環(huán)糊精阻燃劑按照一定的比例混合，得到功能化環(huán)糊精阻燃 聚乳酸復(fù)合材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述a)中的環(huán)糊精為a-環(huán)糊精、環(huán)糊精或Y-環(huán)糊精中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述a)中的含磷二元酸具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)：
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述a)中催化劑為磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述a)中環(huán)糊精和含磷二元酸的摩爾比為1 : 1至1 : 6,環(huán)糊精和催化劑的摩爾比為 5 : 1 至 1 : 3〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述a)中反應(yīng)溫度為130°C至180°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述a)中反應(yīng)時間為10分鐘至5小時。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，所述b)中功能化環(huán)糊精在阻燃聚乳酸復(fù)合材料中所占質(zhì)量比為5%至30%。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，由環(huán)糊精、含磷二元酸、催化劑和聚乳酸樹脂制備而成，包括以下步驟：a)將一定比例的環(huán)糊精、含磷二元酸和催化劑加入去離子水中，混合均勻后加熱至一定的溫度，反應(yīng)一段時間后冷卻，用水清洗，干燥，得到功能化環(huán)糊精阻燃劑；b)將聚乳酸樹脂和功能化環(huán)糊精阻燃劑按照一定的比例混合，得到功能化環(huán)糊精阻燃聚乳酸復(fù)合材料。發(fā)明采用功能化環(huán)糊精制備阻燃聚乳酸復(fù)合材料，所用阻燃劑綠色環(huán)保，制備工藝簡單易行，具有較高的阻燃效率，同時不破壞聚乳酸材料的力學(xué)性能，適用于發(fā)展新型環(huán)境友好阻燃聚乳酸材料。
【IPC分類】C08B37-16, C08L67-04, C08L5-16
【公開號】CN104559100
【申請?zhí)枴緾N201510033594
【發(fā)明人】汪竹青, 王敏, 吳根華
【申請人】汪竹青
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月22日