[发明专利]植物油-壳聚糖基可生物降解PUA及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物质高分子功能材料领域，具体涉及一种植物油‑壳聚糖基可生物降解PUA，其结构式如式(Ⅰ)所示：其中，p＝0或1；v＝0或1；0＜m+s＜4，12＜h+m+n+s+t＜16且h、m、n、s、t均为自然数；R₁为C1～C4的直链或支链亚烃基；R₂为芳香族或脂肪族的有机基团；R₃为具有C1～C5的直链或支链亚烃基；R₄为CH₃或H。本发明还公开了上述植物油‑壳聚糖基可生物降解PUA的制备方法和应用。本发明的植物油‑壳聚糖基PUA，不仅可以利用植物油酯的耐水性和热稳定性，而且可以利用壳聚糖的抗菌性和生物相容性，从而增加固化成膜的可生物降解性以及生物相容性，以及拓展植物油酯的应用范围，具有重要的理论价值和经济价值。

技术领域

本发明属于生物质高分子功能材料领域，具体涉及一种植物油-壳聚糖基可生物降解PUA及其制备方法和应用。

背景技术

20世纪70年代末，我国引入地膜覆盖技术，随着塑料行业科技进步，地膜产品和覆膜方式的不断改进，使得地膜覆盖技术迅速得到普及应用。目前，地膜覆盖技术应用使我国蔬菜、玉米、花生、棉花等农作物产量大幅度提高，对保障我国农产品安全供给作出了重大贡献，我国也成为世界上地膜用量最多、覆盖面积最大、覆盖作物种类最多的国家，2017年全国地膜用量达到160.1万t，覆盖面积超过1800万hm²。与此同时，地膜覆盖广泛应用也带来了一系列问题，如技术泛用和滥用，地膜残留导致的“白色污染”等。因此，地膜覆盖技术合理利用和新型环境友好型生物降解地膜产品研制成为我国现代农业的新需求。

现有技术中，环境友好型生物降解地膜原料主要为淀粉或纤维素改性可生物降解的聚合物(如PHB、PCL、PBS、PHA、PBAT等)，但是这些可生物降解的聚合物均以石油基为原料使其获取仍然受限制；目前用于制备生物降解地膜的原料还包括由淀粉发酵的乳酸合成的可完全降解的聚乳酸，但由此增加了加工工艺和加工成本。因此，十分有必要开发新的能够用于地膜的生物降解材料。

近年来，从可再生资源如淀粉、纤维素、糖类、蛋白质、植物油和海洋多糖等出发制备聚合物材料和生物质能源材料引发越来越多的关注。聚氨酯是一类在主链中含有氨基甲酸酯(NHCOO)特征结构单元的高分子聚合物，主要由二元醇或多元醇和二异氰酸酯或多异氰酸酯聚合反应。和大多数聚合物材料一样，传统合成聚氨酯的两个主要原料多元醇和异氰酸酯来源于不可再生的石油资源，随着化石资源的日益匮乏、价格高涨以及应用所带来的环境问题，引起了人们对可再生资源的研究。

而植物油脂是由多种高级脂肪酸与甘油生成的甘油三酸酯所组成的酯类混合物，将含羟基的植物油或羟基化的植物油衍生物作为多元醇制备聚氨酯不仅符合环保要求，而且植物油的主要成分脂肪酸甘油酯具有疏水性，用植物油多元醇制备的聚氨酯具有良好的化学和物理性能，特别是有更好的耐水解性和热稳定性。

但是，现有技术制备的可生物降解PUA，其固化膜的固化程度普遍不高(凝胶率为90.89％～93.13％)，而且其热稳定性能也有待提高(失重10％的温度为305℃)，以提高其耐环境能力(主要是耐热老化能力和耐日晒能力)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物油-壳聚糖基可生物降解PUA及其制备方法和应用，以解决上述问题中的一个或几个。

根据本发明的一个方面，提供了一种植物油-壳聚糖基可生物降解PUA，其结构式如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示：

其中，p＝0或1，v＝0或1；0＜m+s＜4，12＜h+m+n+s+t＜16且h、m、n、s、t均为自然数；R₁为C1～C4的直链或支链亚烃基；R₂为芳香族或脂肪族的有机基团；R₃为具有C1～C5的直链或支链亚烃基；R₄为CH₃或H。