功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于阻燃聚乳酸复合材料技术领域，具体涉及一种功能化环糊精阻燃聚乳 酸复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，其制备原料来源广泛（如玉米， 木薯等），而且产品可以生物降解，实现在自然界中的无害循环，因此是理想的绿色高分子 材料。聚乳酸具有良好的物理和机械性能、易于加工以及生物相容性，因此近年来在农业、 医疗器械和包装材料等领域得到了大量的应用。随着聚乳酸的应用领域进一步向汽车零 部件和电子电器元件方面的拓展，其易燃烧、燃烧时严重熔滴等缺点成为限制其发展的"瓶 颈"。因此，聚乳酸材料在生产和使用过程中有必要进行阻燃处理。
[0003] 环糊精（Cyclodextrin，简称⑶）是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖 基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，在催化、分离、食品以及药物等领域中 受到了极大的重视和广泛应用。由于环糊精分子结构中富含羟基，可用作膨胀型阻燃体 系中的碳源。Feng 等（Polymers for Advanced Technologies，2011，22,1115-1122)研 宄了 β-环糊精在膨胀型阻燃聚乳酸体系中的作用，结果表明，β-环糊精的加入可以明 显提高阻燃聚乳酸复合材料的成炭率。但是，β-环糊精必须与其他阻燃剂共同使用发 挥阻燃作用，而这些阻燃剂与聚乳酸的相容性差，从而会导致力学性能的下降。中国专利 CN103694657A公开了一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及其制备方法，该法制备过程 中要使用有机溶剂氯仿，对环境造成一定的影响。中国专利CN103739851A公开了一种含 硅、磷、氮元素的高分子阻燃剂及其阻燃聚乳酸材料，其制备工艺采用溶剂共混法，不仅要 使用大量的有机溶剂氯仿，而且不利于大规模工业化生产。
[0004] 综上所述，开发绿色环保、综合性能优良的新型阻燃聚乳酸材料，对拓展其应用领 域具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于：提供一种功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法， 以克服现有阻燃聚乳酸材料领域制备工艺污染大、阻燃效率较低、损害基体材料力学性能 等缺陷，拓展环糊精的应用领域。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料，由环糊精、含磷二元酸、催化剂和聚乳酸 树脂制备而成，其中间产物功能化环糊精阻燃剂结构式如下：
[0008]
【主权项】
1. 一种功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料，其特征在于，由环糊精、含磷二元酸、催化 剂和聚乳酸树脂制备而成，其中间产物功能化环糊精阻燃剂结构式如下：
其中：n= 1?100,x= 6或7或8 ;
2. -种功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： a) 将一定比例的环糊精、含磷二元酸和催化剂加入去离子水中，混合均匀后加热至一 定的温度，反应一定时间后冷却，用水清洗，干燥，得到功能化环糊精阻燃剂； b) 将聚乳酸树脂和功能化环糊精阻燃剂按照一定的比例混合，得到功能化环糊精阻燃 聚乳酸复合材料。
3. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述a)中的环糊精为a-环糊精、环糊精或Y-环糊精中的一种或几种。
4. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述a)中的含磷二元酸具有如下化学结构：
5. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述a)中催化剂为磷酸氢二钠或磷酸二氢钠。
6. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述a)中环糊精和含磷二元酸的摩尔比为1 : 1至1 : 6,环糊精和催化剂的摩尔比为 5 : 1 至 1 : 3〇
7. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述a)中反应温度为130°C至180°C。
8. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述a)中反应时间为10分钟至5小时。
9. 根据权利要求2所述的功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在 于，所述b)中功能化环糊精在阻燃聚乳酸复合材料中所占质量比为5%至30%。
【专利摘要】本发明提供了一种功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法，由环糊精、含磷二元酸、催化剂和聚乳酸树脂制备而成，包括以下步骤：a)将一定比例的环糊精、含磷二元酸和催化剂加入去离子水中，混合均匀后加热至一定的温度，反应一段时间后冷却，用水清洗，干燥，得到功能化环糊精阻燃剂；b)将聚乳酸树脂和功能化环糊精阻燃剂按照一定的比例混合，得到功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料。发明采用功能化环糊精制备阻燃聚乳酸复合材料，所用阻燃剂绿色环保，制备工艺简单易行，具有较高的阻燃效率，同时不破坏聚乳酸材料的力学性能，适用于发展新型环境友好阻燃聚乳酸材料。
【IPC分类】C08B37-16, C08L67-04, C08L5-16
【公开号】CN104559100
【申请号】CN201510033594
【发明人】汪竹青, 王敏, 吴根华
【申请人】汪竹青
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月22日