[发明专利]聚乳酸-硫化锌纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸-硫化锌纳米复合材料的制备方法，尤其涉及一种在高压釜中采用溶剂热合成法在丙交酯开环聚合的同时原位制备纳米硫化锌的新方法。本发明属于复合材料技术领域。

背景技术

聚乳酸是由玉米、马铃薯等可再生的植物资源中提取出的淀粉发酵或化学合成得到的，它具有良好的生物相容性、生物可降解性、易加工性、无毒无刺激性等优点，其可再生性和可降解性是解决目前环境和资源问题的有效手段，因而受到广泛关注，尤其在手术缝合线、骨折内固定、药物控释系统以及组织工程支架材料等生物医学领域有着较为广泛的应用。为了扩大聚乳酸的应用，改善其功能，聚乳酸与无机纳米材料的复合也引起了人们的广泛关注，如聚乳酸与羟基磷灰石的复合(CN200710030224.7；CN200610053891.2；CN200710157568.4；CN200410033138.8等)，聚乳酸/TiO₂复合材料(庄韦；张建华等，复合材料学报，25(3)：8-11；王华林；吴立军等，高分子材料科学与工程，26(3)：82-85)，聚乳酸与蒙脱土复合材料(CN200610010279.7；CN200710171659.3；CN200510030494.9等)；聚乳酸/CdSe/ZnS复合材料(Lee，YK；Hong，SM；Kim，JS，et al.，MACROMOLECULAR RESEARCH，15(4)：330-336)。但聚乳酸与无机纳米复合材料的种类较少，而且常以纳米颗粒与聚乳酸直接复合为主，所制备的复合材料往往失去了聚乳酸的透明性，限制了其广泛应用。纳米硫化锌的制备方法很多(CN200910080996.0；200610024420.9；200810031121.7等)，但往往需要加入分散剂或表面活性剂才能得到分散较好的纳米硫化锌颗粒，这也使其与聚合物复合时带入杂质或是给后续的纯化处理造成困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有制备聚乳酸纳米复合材料技术上的不足，提供一种聚乳酸-硫化锌纳米复合材料的制备方法，制备的纳米复合材料具有良好的功能特性，方法简单，反应条件温和，便于大规模生产。

为实现这样的目的，在本发明的技术方案中，采用的制备方法反应机理有别于以往制备聚乳酸纳米复合材料的方法，将纳米硫化锌的制备和聚乳酸的聚合一步完成。在高压反应釜中，按一定比例放入丙交酯、催化剂、锌盐、硫源和溶剂，控制反应温度和时间，使混合溶液在高温密闭体系中进行反应，这样使单体、催化剂、锌盐、硫源和溶剂充分接触，且不会挥发，从而使反应完全，然后将反应溶液沉淀过滤干燥，即得到聚乳酸-硫化锌纳米复合材料。

本发明的具体方法为：以重量份计，在高压釜中加入25-70份的丙交酯、0.05-1份的催化剂、1-20份锌盐、1-20份硫源和25-50份的溶剂，各成分的总和为100份。高压釜中通入氮气5分钟以脱除氧气，将高压釜盖子拧紧后放入120-200℃的恒温箱中，放置5-12小时，然后取出用水冷却，打开高压釜，将反应溶液倒入乙醇中沉淀过滤，并用乙醇洗涤沉淀5次，然后抽滤，将抽滤得到的粉末在80℃真空烘箱中干燥24小时，即得到聚乳酸-硫化锌纳米复合材料。

本发明制备得到的聚乳酸-硫化锌纳米复合材料粉末经热压可得透明的薄膜，溶解于氯仿可得透明溶液，具有抗紫外性和光致发光特性。

本发明所述的催化剂为烷基烷氧基锡(四价)、芳基锡(四价)、二价锡盐、镁络合物、烷基铝、烷氧基铝或锌络合物，或是它们的混合物。

本发明所述的锌盐为硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、丙烯酸锌、碳酸锌、磷酸锌、硬脂酸锌、硼酸锌、环烷酸锌或十一烯酸锌，或是它们的混合物。

本发明所述的硫源为硫化氢、硫化钠、二硫化碳、硫醇、硫脲、硫代硫酸钠、硫代乙酰胺或二硫化四甲基秋兰姆。

本发明所述的溶剂为丙酮、丁酮、1，2-二氯乙烷、1，2-二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、甲苯、环己酮、甲苯环己酮、甲基异丁酮、苯、四氢呋喃或二甲苯，或它们的混合物。