[发明专利]一种聚乳酸/甲壳素纳米晶复合材料和制备方法及其制备的笔

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种聚乳酸/甲壳素纳米晶复合材料和制备方法及其制备的笔。

背景技术

高分子材料高性能化是高分子材料产业发展的重要方向，高分子纳米复合材料是以高分子材料为基体材料、通过加入纳米材料制备得到的复合材料，这是制备高性能高分子材料的常用技术。由于纳米材料比表面积大，很小的添加量（通常低于高分子基体质量10%）就可以使高分子复合材料具有更优异的性能。高分子纳米复合材料兼具高分子材料低密度、高韧性和可塑性等特点以及纳米材料优异的力学性能、高耐热性能、高导电导热性能等诸多优良性质，是实现高分子材料高性能化的重要途径和方法。但是通常高分子复合材料所采用的高分子材料和纳米材料由于不能降解，被废弃后容易造成环境污染。在人类生活环境日益恶化的情况下，环保材料已经越来越成为人们追求高品质生活的需求，因此制备高性能的环保高分子纳米复合材料已经成为发展的趋势。

聚乳酸是一种具有优良生物降解性的高分子材料，由淀粉制备而成，聚乳酸制品废弃后在土壤或水中3个月内会在微生物、水、酸和碱的作用下彻底分解成二氧化碳和水，随后在太阳的光合作用下，又成为淀粉的起始原料，不会对环境产生污染，是一种完全自然循环型的可生物降解高分子材料。但聚乳酸由于晶体大等原因制品较脆，具有热变形温度低、抗冲击性差等缺点，因此需要对聚乳酸进行改性。例如专利CN 101402785 B中加入0.6～1.0％的芳基磷酸盐类成核剂和2.5％～5％的碳酸钙等大量助剂来改性聚乳酸，但加入过多的此类助剂无疑会降低制笔材料的生物降解性，不能达到完全的环保要求。

甲壳素纳米晶是一种新型的聚多糖纳米晶，其在实际使用中有以下优点：（1）原材料来源广泛、价格低廉、可再生，甲壳素是地球上年产量仅次于纤维素的第二大生物合成高分子，广泛存在于海洋节肢生物如虾、螃蟹等的外壳中，此外在一些昆虫的外壳、真菌植物和海藻植物的细胞壁中也含有大量的甲壳素。（2）生物相容性好，并具有防霉杀菌除臭等作用；（3）具有很高的强度和模量，如模量可达上百GPa；（4）具有很高的长径比，在两维尺度上保持纳米级，具有高表面活性和高比表面积等纳米尺度效应；（5）表面富含羟基，较无机纳米材料更容易实现在不同环境中的分散稳定性；（6）具有较低的密度，填充后不会过度增加材料比重。由于上述优点，将甲壳素纳米晶加入聚乳酸中制备高分子纳米复合材料不仅环保性得到保证，而且由于甲壳素纳米晶的防霉杀菌作用使制品也具有此类作用，除此之外，甲壳素纳米晶可以作为成核剂促进聚乳酸的成核生成更小的晶体，并将自身的优良力学性能作用于复合材料，大幅度提高制品的力学性能。

目前日常生活中所使用的笔基本都采用高分子材料或者金属制造，由金属制造的笔由于成本太高，市场份额逐年下降，特别是随着高分子材料行业的快速发展，金属笔基本上已经被高分子材料所制造的笔代替。但是通常制笔所采用的高分子材料由于不能降解，被废弃后容易造成环境污染。在人类生活环境日益恶化的情况下，环保材料已经越来越成为人们追求高品质生活的需求，因此利用高性能的环保材料代替普通的高分子材料制笔已经成为发展的趋势。

圆珠笔、中性笔和记号笔等各种笔在使用过程中会沾染上细菌等有害物质，生产企业可以通过采用无毒无害的材料，以及严格管理生产制造过程来实现笔的绿色环保，但是使用过程中所带来的细菌等有害物质很难控制，影响少年儿童的身体健康。因此需要发展具有防霉杀菌作用的环保笔。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，并针对上述所述的问题，提供了一种聚乳酸/甲壳素纳米晶复合材料，同时也提供了该复合材料的制备方法以及一种采用该复合材料制备的笔。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚乳酸/甲壳素纳米晶复合材料，所述复合材料中的聚乳酸为旋光纯度大于98%的左旋聚乳酸或右旋聚乳酸。

作为优选方案，所述的聚乳酸为旋光纯度大于99%的左旋聚乳酸或右旋聚乳酸。

作为优选方案，每千克聚乳酸中加入1-80克甲壳素纳米晶。

作为优选方案，每千克聚乳酸中加入5-50克甲壳素纳米晶。

作为优选方案，每千克聚乳酸中加入10-30克甲壳素纳米晶。

本发明所用的聚乳酸包括旋光纯度大于98%的左旋聚乳酸（PLLA）或右旋聚乳酸（PDLA），优选旋光纯度大于99%的聚乳酸，旋光纯度越高，聚乳酸的结晶能力越强，晶体更完善，加入的甲壳素纳米晶更容易诱导聚乳酸结晶，使力学性能更好。