二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解PLA/PBS复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解pla/pbs化合物及其复合材料，具体涉及一种同时含有二环己甲烷异氰酸酯、树状胺、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)和聚乳酸(pla)聚合物的合成及其复合材料的制备方法。

背景技术：

1、随着人们对塑料制品的需求不断增加以及环境污染问题日益严重，绿色环保、生物可降解塑料已成为人们关注的焦点。具有可降解性能的化合物主要有聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)和聚丁二酸丁二醇酯(pbs)等。

2、pla是一种以可再生资源(如玉米、甘蔗等)为原料合成的生物可降解高分子材料。pla不仅具有一定的生物相容性和可降解性，而且具有良好的透明度和光泽度，适用于一些对外观要求较高的产品。但是pla的脆性较大，限制了其在某些领域的应用。随着全球对可持续发展的重视，pla作为一种绿色环保材料的研究和应用不断深入。聚丁二酸丁二醇酯(pbs)是一种可生物降解的聚酯类高分子材料。pbs具有优异的力学性能、良好的加工性能和生物相容性。pbs具有易老化的缺点，在使用过程中可能会出现老化现象，影响其性能和使用寿命。由于人们对环境保护和可持续发展的追求，对于pbs和pla这类可生物降解材料的需求不断增加。科研人员致力于通过各种方法改进它们的性能，降低成本，拓展其应用领域，如在包装材料、生物医药、农业等领域的应用，以逐步替代传统不可降解塑料，减轻塑料污染对环境的压力。同时，也在不断探索更高效、更环保的合成和加工方法，以提高其生产效率和质量。

技术实现思路

1、针对现有pbs和pla存在的力学性能不佳和热稳定性低等缺陷，本发明提供一种环保、价廉、具有良好的力学性能和生物降解的pla/pbs化合物及其复合材料。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解pla/pbs化合物，其特征在于，所述化合物的结构式(i)和(ii)如下：

3、

4、上述二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解pla/pbs化合物，其特征在于，式(i)中，6a:r为pbs、6b:r为pla，式(ii)中，6c:r为pbs、6d:r为pla。

5、另外，本发明还提供了一种制备上述对苯二异氰酸酯修饰的树状可降解pla/pbs化合物的方法，其特征在于，所述化合物的合成路线如下：

6、

7、所述方法具体步骤包括：

8、步骤一、按比例称取式1和2化合物，加入溶剂溶解，在氮气氛围下25℃反应3小时，反应结束后，减压蒸馏得相应的式3化合物。

9、步骤二、按比例称取式3化合物和pbs或式3化合物和pla，加入溶剂溶解，在氮气氛围下110℃反应0.5小时，反应结束后，减压蒸馏得相应的式6a、6b、6c和6d化合物。

10、优选的是，其中，步骤一中所述溶剂为氯仿和吡啶体积比为1：1的混合溶液，式1和2化合物的物质的量之比为4：1；步骤二中所述溶剂为氯仿和吡啶体积比为1：1的混合溶液，合成化合物式6a或6a时，式3化合物和pbs或pla的物质的量之比均为1：4，合成化合物式6c或6d时，式3化合物和pbs或pla的物质的量之比均为1：2。

11、本发明中，可降解pla/pbs复合材料的制备方法，可采用如下2技术方案：

12、方案一、式6a化合物与pla按照质量比1：4溶于氯仿中，自然晾干后形成pla/pbs复合材料薄膜1；式6b化合物与pbs按照质量比4：1溶于氯仿中，自然晾干后形成pla/pbs复合材料薄膜2；式6c化合物与pla化合物按照质量比1：4溶于氯仿中，自然晾干后形成pla/pbs复合材料薄膜3；式6d化合物与pbs按照质量比4：1溶于氯仿中，自然晾干后形成pla/pbs复合材料薄膜4。

13、方案二、将微型注塑机开机后进行温度设置：模板区温度设置为40℃、注塑区温度设置为180℃，压力大小设置为5.0mpa，然后按质量注入6a、6b、6c、6d和未修饰的pbs或pla得复合材料1(2g式6a化合物和8g未修饰的pla)、复合材料2(8g式6b化合物和2g未修饰的pbs)、复合材料3(2g式6c化合物和8g未修饰的pla)和复合材料4(8g式6d化合物和2g未修饰的pbs)。

技术特征：

1.一种二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解pbs/pla化合物，其特征在于，所述化合物的结构式(i)和(ii)如下：

2.一种制备如权利要求1或2中所述二环己甲烷异氰酸酯修饰的pbs/pla化合物的合成方法，其特征在于，所述化合物的合成路线如下：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中所述溶剂为氯仿和吡啶体积比为1：1的混合溶液，式1和2化合物的物质的量之比为4：1；步骤二中所述溶剂为氯仿和吡啶体积比为1：1的混合溶液，合成化合物式6a或6b时，式3化合物和pbs或pla的物质的量之比均为1：4，合成化合物式6c或6d时，式3化合物和pbs或pla的物质的量之比均为1：2。

4.如权利要求1所述含有可降解pla/pbs化合物的复合材料，其特征在于，该材料的组分为6a、6b、6c和6d中的一种与pbs或pla按照一定质量比例混合。

5.如权利要求4所述复合材料成分质量比为：6a：pla＝1：4，6b：pbs＝4：1，6c：pla＝1：4，6d：pbs＝4：1。

技术总结本发明提供一种二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解PBS/PLA化合物。本发明还公开了所述化合物及其含有所述化合物的复合材料的制备方法。本发明提供该类复合材料具有良好的拉伸性能和承重性能。该类二环己甲烷异氰酸酯修饰的可降解PBS/PLA化合物及其复合材料的制备方法简单、成熟、易于掌控。技术研发人员：高紫轩受保护的技术使用者：高紫轩技术研发日：技术公布日：2024/10/17