专利名称：微波辐射原位制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备方法。
背景技术：
聚乳酸是一种具有良好的生物相容性和生物降解性的高分子材料，属环境友好的新型材料，可广泛应用于环保、医药等领域。目前高分子量和高纯度的聚乳酸大都通过丙交酯开环聚合法合成。但是由于聚乳酸材料自身脆性很大，产品机械性能不好，在实际应用中受到一定限制。因此，如何对聚乳酸材料进行改性使其应用更广泛已成为聚乳酸类材料生产的关键问题。聚乳酸改性有许多办法，如与聚乙二醇共聚合，与淀粉共混等。而目前新兴的纳米添加技术越来越展现出良好的应用前景，纳米粒子的加入使产品的强度和韧性均得到提高。同济大学任杰等在其专利(CN1654541A)中报道，采用丙交本酯与改性蒙脱土的原位聚合技术，在抽真空条件下聚合5～10小时制得聚乳酸/蒙脱土复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波辐射制备聚乳酸/蒙脱土复合材料的方法，聚合过程中无需抽真空，反应时间缩短、能耗降低，蒙脱土在聚乳酸中呈纳米级分散。
本发明提供的技术方案是a、将丙交酯与纳米蒙脱土按比例一定置于容量为50～1000mL锥形瓶中，于130℃融熔，其中纳米蒙脱土的加入量为丙交酯质量的0.1％-2.5％；b、保持此融熔温度，1200rpm机械搅拌30～60min；c、加入催化剂，控制丙交酯与催化剂的摩尔比为500/1～1000/1，继续搅拌10～20min；d、停止搅拌，于微波场中反应，其中辐射功率为90W，聚合时间为2～5min，当温度升至200℃后，通过控制微波功率保证恒温200℃，聚合5～10min，得聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料。
微波辐射促进化学反应技术是一种新兴的高分子合成技术，有着传统法反应方法无可比拟的优势由于微波场内可对物质内外同时加热，反应过程中无温度梯度，反应均匀并可抑制副产物的产生，因而大大的缩短反应时间，提高生产效率。本方法于微波场中进行，且在常压下进行，降低了能耗，节约成本，工艺简单，适于大规模生产。本发明在微波辐射下制备聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料的时间不超过15min，是同济大学任杰专利中所用时间的1/40～1/20。可见该法可以显著缩短反应时间，降低能耗，从而降低生产成本。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式按照如下步骤制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料a、将丙交酯与纳米蒙脱土按一定比例置于容量为50～1000mL锥形瓶中，于130℃融熔，其中纳米蒙脱土的加入量为丙交酯质量的0.1％～2.5％；b、保持此融熔温度，1200rpm机械搅拌30～60min；c、加入催化剂，控制丙交酯与催化剂的摩尔比为500/1～1000/1，继续搅拌10～20min；d、停止搅拌，于微波场中反应，其中辐射功率为90W，聚合时间为2～5min，当温度升至200℃后，通过控制微波功率保证恒温200℃，聚合5～10min，得聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料。
本实施方式以丙交酯和纳米蒙脱土为原料原位聚合制备聚乳酸/蒙脱土复合材料。若原料之一非丙交酯而是乳酸或乳酸水溶液，则参照专利(200610009860.7)制备丙交酯。
本实施方式中，所述催化剂为辛酸亚锡/甲苯溶液、氯化亚锡、对甲苯磺酸(TSA)、氧化锌、三氧化二铝、二氧化硅中的一种或任意几种的混合物。
本实施方式中，所述纳米蒙脱土为浙江丰虹粘土化工有限公司生产，型号为DK1N、DK2、DK5的一种或几种的复合物。
具体实施例方式
二取20g丙交酯置于50mL锥形瓶中，加入0.1g纳米蒙脱土DK1N，130℃油浴融化，机械搅拌30min。加入含辛酸亚锡0.096克的辛酸亚锡/甲苯溶液2.4ml，再搅拌10min。将锥形瓶放入微波场，90W辐射功率下反应2.5min，至体系温度为200℃时控制微波输出功率，使温度恒定在200℃5min，得聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料。
具体实施例方式
三取20g丙交酯置于50mL锥形瓶中，加入0.2g纳米蒙脱土Dk2，130℃油浴融化，机械搅拌45min。加入氯化亚锡0.038g，再搅拌10min。将锥形瓶放入微波场，90W辐射功率下反应3.5min，至体系温度为200℃时控制微波输出功率，使温度恒定在200℃6min，得聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料。
具体实施例方式
四20g丙交酯置于50mL锥形瓶中，加入0.2g纳米蒙脱土DK2及0.2g纳米蒙脱土DK5。130℃油浴融化，机械搅拌45min。加入氯化亚锡0.038g、TSA 0.035g，再搅拌10min。将锥形瓶放入微波场，90W辐射功率下反应3.5min，至体系温度为200℃时控制微波输出功率，使温度恒定在200℃8min，得聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料。
权利要求
1.微波辐射原位制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的方法，其特征在于所述方法为a、将丙交酯与纳米蒙脱土按一定比例置于容量为50～1000mL锥形瓶中，于130℃融熔，其中纳米蒙脱土的加入量为丙交酯质量的0.1％～2.5％；b、保持此融熔温度，1200rpm机械搅拌30～60min；c、加入催化剂，控制丙交酯与催化剂的摩尔比为500∶1～1000∶1，继续搅拌10～20min；d、停止搅拌，于微波场中反应，其中辐射功率为90W，聚合时间为2～5min，当温度升至200℃后，通过控制微波功率保证恒温200℃，聚合5～10min，得聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料。
2.根据权利要求1所述的微波辐射原位制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的方法，其特征在于所述催化剂为辛酸亚锡/甲苯溶液、氯化亚锡、对甲苯磺酸、氧化锌、三氧化二铝、二氧化硅中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的微波辐射原位制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的方法，其特征在于所述纳米蒙脱土为DK1N、DK2、DK5的一种或几种的复配物。
全文摘要
微波辐射原位制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的方法，涉及一种聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备方法。本发明的目的在于提供一种微波辐射制备聚乳酸/蒙脱土复合材料的方法，聚合过程中无需抽真空，反应时间缩短、能耗降低。本发明按照如下步骤制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料a、将丙交酯与纳米蒙脱土按一定比例置于容量为50～1000mL锥形瓶中，于130℃融熔；b、保持此融熔温度，1200rpm机械搅拌30～60min；c、加入催化剂，继续搅拌10～20min；d、停止搅拌，于微波场中反应。本方法于微波场中进行，且在常压下进行，降低了能耗，节约成本，工艺简单，适于大规模生产。
文档编号C08K3/34GK1876711SQ200610010279
公开日2006年12月13日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者王鹏, 张英民, 李悦, 雷海芬 申请人:哈尔滨工业大学