一种基于天然化合物合成的耐紫外线聚乳酸材料的制作方法

本发明涉及从天然化合物合成耐紫外线聚乳酸材料，属于高分子材料合成领域。

背景技术：

聚乳酸源于植物资源，使用废弃后可最终降解回归自然。聚乳酸不仅对220nm-400nm之间的紫外线透过率很高，而且易因紫外线辐照而被破坏，力学性能下降，失去使用价值。增强聚乳酸对紫外线的阻隔性，提高聚乳酸耐紫外线辐照性能，对于促进聚乳酸在生物材料和通用塑料领域的应用，减轻对石油资源的依赖具有重大意义。

目前主要通过溶液共混或者熔融共混等方法添加无机纳米粒子或者有机紫外线吸收剂来对聚乳酸进行耐紫外线改性，虽能显著改善聚乳酸的耐紫外线性能，但涉及二次加工，无形中增加了聚乳酸的生产成本，且无论是使用过程中的迁移，还是材料降解后的残留，都会对环境造成污染。

针对现有技术的不足，本发明基于天然化合物芦荟提取物合成出一种具有耐紫外线性能的聚乳酸材料，合成路线简单（仅需一步反应），工艺条件稳定，经济环保，其紫外吸收组分为绿色天然成分，有利于推广。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于天然化合物芦荟提取物合成耐紫外线聚乳酸材料的方法，使合成的聚乳酸具有良好的耐紫外线性能。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

1、将反应器在200℃－300℃加热，并抽取真空，用氩气置换其中空气，冷却至室温，依次加入l-丙交酯、sn（oct）2/thf溶液、芦荟提取物，经充气-抽气3－5次后，密封反应器；开启搅拌，并升温至130℃－140℃，反应4－6h后，降温，结束反应，得到聚合产物。

2、聚合产物用氯仿作溶剂，无水乙醇作沉淀剂，利用再沉淀法提纯，沉淀物置于40℃真空烘箱中干燥24h后取出，得到纯净聚合物。

3、聚合物的结构通过凝胶渗透色谱和核磁共振氢谱表征，相对平均分子质量为6万－11万，化学结构为：

4、聚合物的紫外吸收特性通过紫外-可见分光光度计表征，该聚合物与芦荟提取物具有相同的紫外吸收区间。

5、聚合物的耐紫外辐照性能通过紫外灭菌灯来测试，经历紫外光辐照32h后，该聚合物数均相对分子质量降幅小于对照样。

本发明的有益效果：

1、芦荟提取物（芦荟苷及芦荟大黄素）来源于自然界，蕴藏丰富，取之不尽，有利于推广。

2、芦荟苷及芦荟大黄素具有较强的防紫外线能力，引入聚乳酸分子结构中有利于提升聚乳酸耐紫外线能力。

3、以芦荟苷及芦荟大黄素引发丙交酯开环聚合通过一步反应合成耐紫外线聚乳酸，工艺简单，效率高，有利于工业生产。

附图说明

图1为本发明所述聚乳酸的核磁共振氢谱；图2为本发明所述聚乳酸和对照样聚乳酸的紫外-可见吸收光谱；图3为本发明所述聚乳酸乙醇萃取液和对照样聚乳酸乙醇萃取液照片；图4为本发明所述聚乳酸和对照样聚乳酸在紫外灭菌灯持续照射下的数均相对分子质量变化趋势图。

具体实施方式

本发明提供一种基于天然化合物合成耐紫外线聚乳酸的方法，原料包括芦荟提取物（芦荟苷或芦荟大黄素）、l-丙交酯、辛酸亚锡，其中，芦荟提取物与丙交酯的摩尔比为1:50－1:5000，辛酸亚锡与丙交酯的摩尔比为1:1500－1:3000。反应条件为高真空下的高温本体聚合。

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该技术领域的技术人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

（1）将反应器在300℃加热，并抽取真空，用氩气置换其中空气，冷却至室温，依次加入10.00gl-丙交酯、60μl233.33g/l的sn(oct)2/thf溶液、0.3778g芦荟大黄素，经充气-抽气5次后，最后维持反应器真空度在600pa，密封反应器；开启搅拌，并升温至135℃，反应5h后，降温，结束反应，得到聚合产物。同时以十六醇为引发剂，在同样条件下以相同的引发剂/单体摩尔比合成对照样。

（2）聚合产物用氯仿作溶剂，无水乙醇作沉淀剂，利用再沉淀法提纯，沉淀物置于40℃真空烘箱中干燥24h后取出，得到纯净聚合物。

聚合物的核磁共振氢谱如附图1所示，紫外-可见光吸收光谱如附图2（a）所示，本发明聚乳酸在240-300nm和350-450nm有吸收，对应着芦荟大黄素的吸收，而对照样聚乳酸无吸收。

实施例2：

（1）将反应器在300℃加热，并抽取真空，用氩气置换其中空气，冷却至室温，依次加入10.00gl-丙交酯、60μl233.33g/l的sn(oct)2/thf溶液、0.0472g芦荟大黄素。经充气-抽气5次后，最后维持反应器真空度在600pa，密封反应器；开启搅拌，并升温至135℃，反应5h后，降温，结束反应，得到聚合产物。同时以十六醇为引发剂，在同样条件下以相同的引发剂/单体摩尔比合成对照样。

（2）聚合产物用氯仿作溶剂，无水乙醇作沉淀剂，利用再沉淀法提纯，沉淀物置于40℃真空烘箱中干燥24h后取出，得到纯净聚合物。

以30℃乙醇萃取聚合物，萃取液照片如附图3所示。对照样聚乳酸/芦荟大黄素共混物的乙醇萃取液呈黄色，说明其中的芦荟大黄素组分易溶解于乙醇中，而本发明聚乳酸乙醇萃取液与对照样聚乳酸乙醇萃取液均为无色透明，说明本发明聚乳酸中的芦荟大黄素组分与聚乳酸分子结合牢固，不易被萃取出来。

将聚合物置于254nm的紫外灭菌灯下进行辐照，辐照后聚合物数均相对分子质量的变化如附图4所示，在32h的连续辐照过程中，本发明聚乳酸的数均相对分子质量的变化程度小于对照样聚乳酸。

实施例3：

（1）将反应器在300℃加热，并抽取真空，用氩气置换其中空气，冷却至室温，依次加入10.00gl-丙交酯、60μl350g/l的sn(oct)2/thf溶液、0.2906g芦荟苷。经充气-抽气5次后，最后维持反应器真空度在600pa，密封反应器；开启搅拌，并升温至150℃，反应5h后，降温，结束反应，得到聚合产物。

（2）聚合产物用氯仿作溶剂，无水乙醇作沉淀剂，利用再沉淀法提纯，沉淀物置于40℃真空烘箱中干燥24h后取出，得到纯净聚合物。

聚合物的紫外-可见光吸收光谱如附图2（b）所示，本发明聚乳酸在258nm，288nm，369nm处有吸收峰，对应着芦荟苷的吸收，而对照样聚乳酸无吸收。

技术特征：

技术总结
本发明基于天然化合物芦荟提取物合成耐紫外线聚乳酸材料，属于高分子材料合成技术领域。它是由丙交酯和芦荟叶中含量丰富的芦荟苷或芦荟大黄素作为原料，通过开环聚合合成新型耐紫外线聚乳酸材料。该聚乳酸材料所用原料皆来自于可再生的植物资源，来源丰富，经济环保，且工艺简单，合成收率高，适合工业生产，便于推广应用。

技术研发人员：淡宜;沈彦峰;江龙;黄云
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2018.12.19
技术公布日：2019.05.17