[发明专利]多功能生物基可降解聚乳酸树脂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种多功能生物基可降解聚乳酸树脂的制备方法，是将羧基化的氧化石墨烯与含锡化合物中的锡离子进行螯合，再进行热处理，然后与丙交酯原位生成rGO‑聚乳酸；最后与聚乳酸及烷基次膦酸金属盐熔融共混，制得所述多功能生物基可降解聚乳酸树脂；本发明还公开了上述树脂的应用，它用于制备多功能生物基可降解聚乳酸纤维。本发明通过引入高含量的还原氧化石墨烯原位制备其聚乳酸复合树脂，其后与有机阻燃剂及聚乳酸熔融共混，可有效的提高其分散性，利于聚乳酸纤维的规模化生产。本发明属于抗菌抗静电阻燃材料制备技术领域，用于制备多功能生物基可降解聚乳酸树脂，所得树脂进一步地应用于制备相应的纤维。

技术领域

本发明属于多功能可降解纤维的制备技术领域，涉及抗菌抗静电阻燃生物基可降解材料的制备，具体地说是一种多功能生物基可降解聚乳酸树脂的制备方法及应用。

背景技术

聚乳酸纤维是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成。聚乳酸纤维是一种原料可种植、易种植，废弃物在自然界中可自然降解的合成纤维。它在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。

聚乳酸纤维具有较好的力学性能并有较好的耐光、耐热、耐腐蚀等特性，然而其导电性能差且极限氧指数偏低，属于可燃纤维，因此对其进行阻燃及抗静电改性尤为重要。

如果能将抗菌抗静电阻燃材料运用到聚乳酸纤维的制备工艺中，将会极大地提高聚乳酸纤维的抗菌抗静电及阻燃性能，扩大其应用范围。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种多功能生物基可降解聚乳酸树脂的制备方法，该方法是通过羧基化的氧化石墨烯与含锡化合物混合后螯合锡离子，在惰性气氛及高温下进行热还原及结晶稳定，得到了负载二氧化锡的还原氧化石墨烯，该石墨烯杂化材料与丙交酯混合后无需添加其他催化剂，直接原位生成rGO-聚乳酸。rGO-聚乳酸，聚乳酸及烷基次磷酸盐熔融共混后得到多功能生物基可降解聚乳酸树脂，以达到抗菌抗静电及阻燃的目的；

本发明还有一个目的，是要提供上述制备方法所制多功能生物基可降解聚乳酸树脂的一种应用而成的多功能生物基可降解聚乳酸纤维。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种多功能生物基可降解聚乳酸树脂的制备方法，按照以下步骤顺序进行：

一、将羧基化比例为10～30%的氧化石墨烯与含锡化合物中的锡离子进行螯合，得材料A；

二、将材料A进行热处理，得材料B；

三、将材料B与丙交酯在200～240℃的真空条件下反应6～15 h，得rGO-聚乳酸；

四、将rGO-聚乳酸与聚乳酸及烷基次膦酸金属盐熔融共混，制得所述多功能生物基可降解聚乳酸树脂。

作为限定，所述氧化石墨烯的片层尺寸为500～1200nm，含锡化合物为氯化锡、硝酸锡、硫酸锡、二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡中的至少一种。

作为第二种限定，所述材料B中二氧化锡粒径为10～80nm，质量分数为5～20%。

作为第三种限定，所述步骤二中，热处理为将材料A置于氮气气氛的马弗炉，在400～800℃条件下处理时间5～12h，所述材料B是还原氧化石墨烯负载二氧化锡杂化材料。

作为第四种限定，所述烷基次膦酸金属盐为二乙基次磷酸铝、二乙基次磷酸锌或二者的复配物，烷基次膦酸金属盐的添加量为rGO-聚乳酸、聚乳酸、烷基次膦酸金属盐质量总和的 2～8%。。

上述制备方法所制多功能生物基可降解聚乳酸树脂的一种应用，它用于制备多功能生物基可降解聚乳酸纤维。