本发明涉及一种亲水性聚乳酸复合材料的制备方法，属于聚乳酸复合材料制备技术领域。
背景技术：
聚乳酸（PLA）也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是一种重要的可生物降解高分子材料。它以玉米或薯类淀粉等经发酵制得的乳酸为基本原料、经缩聚反应或其二聚体丙交酯的开环聚合反应而制得，原料来源充分而且可以再生，在自然界中可生物降解生成二氧化碳和水，实现在自然界中的循环，因而是一种来自自然界、使用后又回归自然界的环境友好材料，且在许多性能上与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等通用塑料相似，具有广阔的市场前景。也是近年来研究开发最活跃的可生物降解材料之一，广泛地应用于包装材料、纤维、农膜、生物医用材料等领域。PLA材料在性质上也有其自身不能克服的缺点：亲水性差，PLA分子中含有大量的酯键，为疏水性物质，导致其亲水性差，降低了它的生物相容性；机械强度差，PLA本身为线型聚合物，聚合所得产物的分子量分布较宽，韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形，抗冲击性能差；同时PLA脆性高、断裂伸长率较低、热性能较差，即使在低于熔融温度和热分解温度下加工也会使分子量大幅度下降，周期较难控制，价格高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前聚乳酸复合材料亲水性差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形，抗冲击性能和热性能差的弊端，提供了一种采用玉米淀粉与碳酸钠溶液混合微波加热反应，抽滤得滤饼，干燥至恒重，作为乳酸聚合模板，与乳酸混合二次升温恒温反应，以辛酸亚锡为催化剂、氯仿为溶剂，反应后过滤得滤液，加入甲醇沉淀后，离心得下层沉淀，干燥，再加入α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶酶解淀粉，使其转化为水溶性单糖，灭酶后，蒸发结晶制得亲水性聚乳酸复合材料的方法。本发明制备步骤简单，所得产品亲水性好，不易弯曲变形，有效解决了抗冲击性能和热性能差问题，抗冲击强度达73～82J/m2，热变形温度达126～148℃。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取180～200g玉米淀粉，加入盛有200～280mL质量浓度为15～20%碳酸钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于微波反应器中，以600～800W功率微波加热10～15min，出料，待其自然冷却至室温后，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，随后将滤饼置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，得预处理淀粉；
（2）在反应釜中，依次加入60～80g上述所得预处理淀粉、1000～1500mL乳酸，启动反应釜搅拌器，设定转速至680～760r/min，开启反应釜加热器，加热升温至75～85℃，恒温搅拌反应2～4h，开启真空泵，将反应釜抽至真空度为0.082～0.085MPa，继续升温至125～130℃，恒温搅拌反应1～2h；
（3）待反应结束，关闭真空泵，待反应釜恢复常压，加入8～10g辛酸亚锡，继续恒温搅拌反应8～10h，将反应釜内物料转入烧杯中，自然冷却至室温后，加入300～400mL氯仿，过滤，除去滤渣，在滤液中滴加甲醇，直至不再产生沉淀为止，离心分离，除去上清液，将下层沉淀物置于75～85℃真空干燥箱中，干燥6～8h，得白色粉末；
（4）称取100～150g上述所得白色粉末，倒入盛有300～400mL去离子水的烧杯中，再分别加入0.3～0.5gα-淀粉酶，0.4～0.6g葡萄糖淀粉酶，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，在420～480r/min搅拌转速，45～50℃条件下，恒温搅拌反应3～5h，再迅速升温至80～85℃，灭酶处理6～8min；
（5）待灭酶结束，将烧杯中物料转入坩埚中，加热蒸发结晶，收集得到白色晶体，即为亲水性聚乳酸复合材料。
本发明制得的亲水性聚乳酸复合材料抗冲击强度达73～82J/m2，热变形温度达126～148℃，拉伸强度为72～103MPa，弯曲强度达135～186MPa，低温冲击韧性达49～96J/m，弯曲模量达7～9GPa。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，所得产品亲水性好，不易弯曲变形；
（2）抗冲击性能高，热性能好，抗冲击强度达73～82J/m2，热变形温度达126～148℃。
具体实施方式
首先称取180～200g玉米淀粉，加入盛有200～280mL质量浓度为15～20%碳酸钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于微波反应器中，以600～800W功率微波加热10～15min，出料，待其自然冷却至室温后，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，随后将滤饼置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，得预处理淀粉；在反应釜中，依次加入60～80g上述所得预处理淀粉、1000～1500mL乳酸，启动反应釜搅拌器，设定转速至680～760r/min，开启反应釜加热器，加热升温至75～85℃，恒温搅拌反应2～4h，开启真空泵，将反应釜抽至真空度为0.082～0.085MPa，继续升温至125～130℃，恒温搅拌反应1～2h；待反应结束，关闭真空泵，待反应釜恢复常压，加入8～10g辛酸亚锡，继续恒温搅拌反应8～10h，将反应釜内物料转入烧杯中，自然冷却至室温后，加入300～400mL氯仿，过滤，除去滤渣，在滤液中滴加甲醇，直至不再产生沉淀为止，离心分离，除去上清液，将下层沉淀物置于75～85℃真空干燥箱中，干燥6～8h，得白色粉末；再称取100～150g上述所得白色粉末，倒入盛有300～400mL去离子水的烧杯中，再分别加入0.3～0.5gα-淀粉酶，0.4～0.6g葡萄糖淀粉酶，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，在420～480r/min搅拌转速，45～50℃条件下，恒温搅拌反应3～5h，再迅速升温至80～85℃，灭酶处理6～8min；最后待灭酶结束，将烧杯中物料转入坩埚中，加热蒸发结晶，收集得到白色晶体，即为亲水性聚乳酸复合材料。
实例1
首先称取180g玉米淀粉，加入盛有200mL质量浓度为15%碳酸钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于微波反应器中，以600W功率微波加热10min，出料，待其自然冷却至室温后，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，随后将滤饼置于105℃烘箱中，干燥至恒重，得预处理淀粉；在反应釜中，依次加入60g上述所得预处理淀粉、1000mL乳酸，启动反应釜搅拌器，设定转速至680r/min，开启反应釜加热器，加热升温至75℃，恒温搅拌反应2h，开启真空泵，将反应釜抽至真空度为0.082MPa，继续升温至125℃，恒温搅拌反应1h；待反应结束，关闭真空泵，待反应釜恢复常压，加入8g辛酸亚锡，继续恒温搅拌反应8h，将反应釜内物料转入烧杯中，自然冷却至室温后，加入300mL氯仿，过滤，除去滤渣，在滤液中滴加甲醇，直至不再产生沉淀为止，离心分离，除去上清液，将下层沉淀物置于75℃真空干燥箱中，干燥6h，得白色粉末；再称取100g上述所得白色粉末，倒入盛有300mL去离子水的烧杯中，再分别加入0.3gα-淀粉酶，0.4g葡萄糖淀粉酶，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，在420r/min搅拌转速，45℃条件下，恒温搅拌反应3h，再迅速升温至80℃，灭酶处理6min；最后待灭酶结束，将烧杯中物料转入坩埚中，加热蒸发结晶，收集得到白色晶体，即为亲水性聚乳酸复合材料。
本发明制备步骤简单，所得产品亲水性好，不易弯曲变形；制得的亲水性聚乳酸复合材料抗冲击强度达73J/m2，热变形温度达126℃，拉伸强度为72MPa，弯曲强度达135MPa，低温冲击韧性达49J/m，弯曲模量达7GPa。
实例2
首先称取190g玉米淀粉，加入盛有240mL质量浓度为18%碳酸钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于微波反应器中，以700W功率微波加热13min，出料，待其自然冷却至室温后，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，随后将滤饼置于108℃烘箱中，干燥至恒重，得预处理淀粉；在反应釜中，依次加入70g上述所得预处理淀粉、1250mL乳酸，启动反应釜搅拌器，设定转速至720r/min，开启反应釜加热器，加热升温至80℃，恒温搅拌反应3h，开启真空泵，将反应釜抽至真空度为0.084MPa，继续升温至128℃，恒温搅拌反应2h；待反应结束，关闭真空泵，待反应釜恢复常压，加入9g辛酸亚锡，继续恒温搅拌反应9h，将反应釜内物料转入烧杯中，自然冷却至室温后，加入350mL氯仿，过滤，除去滤渣，在滤液中滴加甲醇，直至不再产生沉淀为止，离心分离，除去上清液，将下层沉淀物置于80℃真空干燥箱中，干燥7h，得白色粉末；再称取125g上述所得白色粉末，倒入盛有350mL去离子水的烧杯中，再分别加入0.4gα-淀粉酶，0.5g葡萄糖淀粉酶，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，在450r/min搅拌转速，48℃条件下，恒温搅拌反应4h，再迅速升温至83℃，灭酶处理7min；最后待灭酶结束，将烧杯中物料转入坩埚中，加热蒸发结晶，收集得到白色晶体，即为亲水性聚乳酸复合材料。
本发明制备步骤简单，所得产品亲水性好，不易弯曲变形；制得的亲水性聚乳酸复合材料抗冲击强度达78J/m2，热变形温度达137℃，拉伸强度为87MPa，弯曲强度达160MPa，低温冲击韧性达74J/m，弯曲模量达8GPa。
实例3
首先称取200g玉米淀粉，加入盛有280mL质量浓度为20%碳酸钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于微波反应器中，以800W功率微波加热15min，出料，待其自然冷却至室温后，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，随后将滤饼置于110℃烘箱中，干燥至恒重，得预处理淀粉；在反应釜中，依次加入80g上述所得预处理淀粉、1500mL乳酸，启动反应釜搅拌器，设定转速至760r/min，开启反应釜加热器，加热升温至85℃，恒温搅拌反应4h，开启真空泵，将反应釜抽至真空度为0.085MPa，继续升温至130℃，恒温搅拌反应2h；待反应结束，关闭真空泵，待反应釜恢复常压，加入10g辛酸亚锡，继续恒温搅拌反应10h，将反应釜内物料转入烧杯中，自然冷却至室温后，加入400mL氯仿，过滤，除去滤渣，在滤液中滴加甲醇，直至不再产生沉淀为止，离心分离，除去上清液，将下层沉淀物置于85℃真空干燥箱中，干燥8h，得白色粉末；再称取150g上述所得白色粉末，倒入盛有400mL去离子水的烧杯中，再分别加入0.5gα-淀粉酶，0.6g葡萄糖淀粉酶，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，在480r/min搅拌转速，50℃条件下，恒温搅拌反应5h，再迅速升温至85℃，灭酶处理8min；最后待灭酶结束，将烧杯中物料转入坩埚中，加热蒸发结晶，收集得到白色晶体，即为亲水性聚乳酸复合材料。
本发明制备步骤简单，所得产品亲水性好，不易弯曲变形；制得的亲水性聚乳酸复合材料抗冲击强度达82J/m2，热变形温度达148℃，拉伸强度为103MPa，弯曲强度达186MPa，低温冲击韧性达96J/m，弯曲模量达9GPa。