[发明专利]一种利用聚乳酸降解刻蚀制备多孔高分子材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料和化工等技术领域，具体涉及一种利用聚乳酸降解刻蚀制备多孔高分子材料的方法。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成，其典型的孔结构是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，通常称之为“泡沫”材料，根据材料类型分类有多孔金属材料，多孔无机非金属材料及多孔高分子材料等，典型的多孔高分子材料例如泡沫塑料。由于多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点，其应用范围广，在航空、航天、化工、建材、冶金、原子能、石化、机械、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。

聚乳酸(Polylactic Acid或Polylactide，缩写：PLA)，是一种热塑性脂肪族聚酯。聚乳酸的重要特性是可以通过各种方式快速降解，最终的降解产物是水和二氧化碳，无环境污染。因此聚乳酸被认为是一种具备良好的使用性能的绿色环保塑料。

多孔材料的制备方法经过多年的研究发展，目前针对不同的材料，已经有多种成熟的制备工艺，但是针对特殊材料或满足特殊需要的制备工艺还在不断地发展中，绝大多数的制备工艺，其方法核心都是由材料和填充物结合成型，再消除填充物后其留下的空间即成为孔结构，填充物可以为气体(例如鼓泡法)，固体(例如盐淋洗法)，或液体(例如相变蒸馏法)。由此可见，填充物与原材料的有效结合及结构成型，和填充物的消除方式是制备多孔材料的重要影响因素。

聚乳酸作为一种天然树脂，拥有一般高分子材料通用的加工性，可与很多高分子材料有效共混加工，而聚乳酸的可降解性能，以及降解的最终产物无毒无害、不影响其他材料性能的特性，使其可以有效消除，因而作为制备多孔材料的填充物。目前关于利用聚乳酸做开孔填充物制备多孔材料的研究，还未见公开报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用聚乳酸降解刻蚀制备多孔高分子材料的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用聚乳酸降解刻蚀制备多孔高分子材料的方法，其特征在于，将聚乳酸与目标高分子材料共混加工后，通过降解除去材料内的聚乳酸区域，保留目标高分子，以得到开孔联通结构的多孔高分子材料的技术，其中目标高分子包括聚酯，聚醚，脂肪族聚合物等所有与聚乳酸有良好共混性及共同加工性能的高分子材料。

所述的方法具体包括以下步骤：

(1)将聚乳酸加工成易于分散共混的原料形态，包括微粒或纤维状；具体尺寸由目标高分子的原料形态决定，两种组份的尺寸应相当(即一种组份的平均尺寸是另一种的0.5倍到2倍之间)

(2)将微粒或纤维状聚乳酸与目标高分子材料混合，搅拌5-20分钟，超声振荡分散5-10分钟，至两组分共混分散均匀后，加工成型；

(3)将步骤(2)所得共混产物置于降解液中，定时称量监测所得产物的失重，至产物不再失重即得产品。当产品不再失重则说明材料中的聚乳酸已经降解完成，此时产品应显现出多孔构造，工艺完成。

所述的聚乳酸被加工为微粒或纤维状，微粒尺寸为直径1微米-1毫米之间，纤维尺寸为直径1微米-200微米，长度200微米-2毫米之间，具体尺寸选用应与目标高分子的尺寸相当。

所述的聚乳酸与目标高分子材料的共混物中聚乳酸含量在50wt％-90wt％之间，含量过低则聚乳酸有较大几率被包裹在目标高分子中，不能与外界接触降解，构成开孔构造，含量过高则目标高分子组份太少，有较大几率不能贯连成型，配比制造时应根据目标高分子的性质可选用适当比例组份。

步骤(2)所述的加工成型采用常规塑料加工工艺成型，包括双螺杆挤出或注射成型等，加工成型温度在140-200℃。

步骤(3)所述降解液包括浓度0.01mol/L-1mol/L的盐酸、硫酸或硝酸溶液，0.01mol/L-1mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，水，或浓度为0.01mol/L-1mol/L盐溶液。为快速得到多孔材料产品，在不影响材料性能的形态的前提下，应尽量采用浓度较高，降解速率较快的降解液。

所述的目标高分子材料包括聚酯，聚醚或脂肪族聚合物。等所有与聚乳酸有良好共混性及共同加工性能的高分子材料。

与现有技术相比，本发明所提出的利用聚乳酸降解刻蚀制备多孔高分子材料的方法，与其他多孔高分子材料制备方法相比，具有制备过程温和，加工性能优异的特点，在共混物加工成型后，多孔结构的制备不再涉及改变高分子材料自身的形态和性质，例如不再需要可能影响到材料热历史的高温加工(如气相发泡法)。