[发明专利]一种生物降解型相容剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能材料领域，公开了一种生物降解型相容剂及其制备方法和应用。所述的生物降解型相容剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在氮气保护下，将异氰酸修饰的氧化石墨烯加入到分散剂中，得到异氰酸修饰的氧化石墨烯分散液；(2)在氮气保护下，将两端羟基封端的遥爪聚合物溶于溶剂，制得两端羟基封端的遥爪聚合物的溶液；(3)在氮气保护下，将步骤(1)制得的分散液与步骤(2)制得的溶液混合，在催化剂作用下反应，即得生物降解型相容剂。本发明制备的A‑B型相容剂，利于GO有效分散，改善了含B组分的可生物降解脂肪族聚酯与GO共混物的相分离现象，对于与B组分相容的C组分可生物降解脂肪族聚酯与GO共混物同样适用。

技术领域

本发明属于功能材料领域，特别涉及一种生物降解型相容剂及其制备方法和应用。

背景技术

合成树脂的广泛应用导致一系列环境污染问题，大量的废旧塑料最终被燃烧或埋于土壤中。生物可降解材料应运而生，其中脂肪族聚酯因具有良好的生物降解性而备受关注。脂肪族聚酯是主链含有易水解的酯键的高分子化合物，主链柔顺，易被微生物或动植物体内的酶降解成无毒的水溶性低聚物或单体，进而再通过微生物转化成能量、二氧化碳和水。聚羟基烷酸酯(如PHB、PHBV)、聚羟基脂肪酸酯(PLA、PGA、PLGA)、聚己内酯(PCL)等脂肪族聚酯无毒且具有优异的生物降解性，在非织造布、医疗器件、高附加值的人体亲和医用材料等领域发挥越来越重要的作用。但是，脂肪族聚酯在使用过程中所暴露出的熔点低、力学性能差、成本高等诸多缺陷，限制了其在可降解产品中的大量使用。

石墨烯及氧化石墨烯是一种特殊的二维材料，具有高比表面积、高强度、热稳定性及导电性强等优异的性能。氧化石墨烯片(GO)层结构含有大量的羟基、羧基和环氧基等含氧基团，常作为填料改善可生物降解聚酯的机械强度、热稳定性及导电性等性能。与可生物降解聚酯共混时，GO可有效改善表面的亲水性和粗糙度，便于水分子在膜上的运输，可减缓污垢在膜表面的吸附沉积；GO具有接触介导的抗微生物机制，可提高复合膜抗生物污垢的能力。但是，GO片层间π-π强相互作用使得其易于团聚，使GO不易在可生物降解基质中分散均匀，使复合膜的综合性能下降。

可生物降解聚酯/GO混合膜中的可生物降解聚酯组分呈化学惰性，与氧化石墨烯界面的相互作用较弱。为了改善可生物降解聚酯和GO的界面相容性、增加两相界面相互作用的有效方法之一是使用相容剂，起着有效连接GO和可生物降解聚酯的“桥梁”作用。常见的接枝型相容剂按结构分为A-B型、A-C型等，其中A和B为共混物中的两种组分结构，C结构在化学结构上与共混物中组分B不同，但与B有良好的相容性。无论A-B型、A-C型相容剂可改善共混膜的团聚现象，影响膜的形态结构，改善复合膜的综合性能。现有技术中还没有GO-g-PHBV接枝型相容剂的报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种生物降解型相容剂的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的生物降解型相容剂。

本发明再一目的在于提供上述生物降解型相容剂在制备生物降解脂肪族聚酯/GO共混物中的应用，尤其是在制备可生物降解聚酯/GO混合膜中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种生物降解型相容剂的制备方法，其主要包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，将异氰酸修饰的氧化石墨烯加入到分散剂中，超声分散，得到异氰酸修饰的氧化石墨烯分散液；

(2)在氮气保护下，将两端羟基封端的遥爪聚合物溶于溶剂，搅拌均匀，制得两端羟基封端的遥爪聚合物的溶液；

(3)在氮气保护下，将步骤(1)制得的分散液与步骤(2)制得的两端羟基封端的遥爪聚合物溶液混合，在催化剂作用下反应，纯化后冷冻干燥，即得生物降解型相容剂。

步骤(1)中所述的分散剂为无水N,N-二甲基甲酰胺、无水二氯甲烷中的至少一种，优选为N,N-二甲基甲酰胺；