[发明专利]一种基于生物基改性聚碳酸亚丙酯、纤维的制备方法

说明书

本发明涉及生物可降解高分子材料技术领域，为解决目前聚碳酸亚丙酯热稳定性不佳的问题，本发明提出了一种基于生物基改性聚碳酸亚丙酯、纤维的制备方法，利用生物基改性剂呋喃二羧酸及其衍生物对PPC进行共聚改性，得到的产品可以明显改善聚碳酸亚丙酯的热性能及力学性能，同时又实现了完全生物降解，而且通过纺丝工艺纺成纤维，可用于手术缝合线、医药卫生及纺织服装领域，极大地拓展了PPC应用范围。

技术领域

本发明涉及生物可降解高分子材料技术领域，具体涉及一种基于生物基改性聚碳酸亚丙酯、纤维的制备方法。

背景技术

上世纪以来，大量的合成高分子制品被先后规模化制造出来，极大地丰富了我们的生产生活，但是，由于合成高分子材料中绝大部分为不可降解材料，由此带来严重的“白色污染”以及温室效应，随之也极大的影响人类的身心健康。因此发展可生物降解材料以及降低温室效应问题迫在眉睫。聚碳酸亚丙酯(PPC)是由二氧化碳和环氧丙烷在一定的催化剂以及一定的压力、温度条件下聚合得到的一种可完全生物降解的新型环保材料，其具有优异的常温柔韧性、生物相容性、透明性、阻隔性等特性。在全球工业化迅猛发展的今天，PPC已成为一种成本较低且具有“双向”功能的绿色环保材料，即一方面在生产过程中大量消耗廉价的温室气体CO₂，实现了石油资源的合理替代；另一方面在使用后又能通过生物降解而减小环境污染，因此具有明显的重要的应用前景。但是PPC的热稳定性差，强度低，在单独作为一种材料使用时，受到很大程度的限制(目前未见单一PPC材料应用的案例)。为此，众多科研工作者对其热稳定性改善进行了广泛研究，通过物理或化学方法对其进行修饰，改善其性能，以扩大二氧化碳树脂材料的使用范围。目前主要是通过常规共混的或化学改性的方式来改善其机械和热性能。如CN107573476A，CN108164978A，CN107474502A，CN105924923A，《山东化工》，2019，(48)：72-74，等文献中阐述了物理共混的改性方式，由于存在混合物组分的相容性问题，其改性效果不是很明显。因此采用化学方法改性PPC的一些研究不时地见诸报端，但是大都没有深入系统的研究以及开展有效的应用。

研究表明，PPC的热稳定性不佳的原因在于受热时其会发生无规断裂而生成低聚物，而且PPC端羟基的存在使得其极易发生解拉链式降解，且每次都从末端脱下一个环状的碳酸丙烯酯。为改善其热性能及综合性能，我们相继开展了相应化学改性工作(CN110283326A、CN110283312A、CN110272538A)，虽然可以明显改善其热性能及力学性能，但是也带来新的问题，即引入的改性组分不能被完全生物降解，对可降解PPC的应用造成了一定的限制和阻碍。

发明内容

为解决目前聚碳酸亚丙酯热稳定性不佳及无法成纤的问题，本发明提出了一种基于生物基改性聚碳酸亚丙酯、纤维的制备方法，得到的产品可以明显改善聚碳酸亚丙酯的热性能及力学性能，同时又实现了完全生物降解，而且通过纺丝工艺纺成纤维，可用于手术缝合线、医药卫生及纺织服装领域，极大地拓展了PPC应用范围。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于生物基改性聚碳酸亚丙酯的制备方法为以下步骤：

(1)将碳酸亚丙酯干燥；

所述的干燥方法为：干燥温度为20～40℃，干燥时间为12～36h，由于PPC的玻璃化温度很低，所以干燥时要低温，防止粒料粘结成块，优选为真空干燥。

作为优选，聚碳酸亚丙酯的分子量为1000～10000，羟基含量值20-80mg(KOH/g)，羟值是利用标准KOH溶液滴定，指每克试样中的-OH含量相当于KOH的毫克数。PPC是一种可完全生物降解的新型环保材料，其分子量不宜太大，太大降解缓慢，太小没有强度，无法使用。

(2)酯化反应：将呋喃二羧酸及其衍生物加入已溶解在溶剂中的碳酸亚丙酯(PPC)溶液中，添加催化剂进行缩合反应，得到聚呋喃羧酸-碳酸亚丙酯共聚物(PFPC)，即生物基改性聚碳酸亚丙酯。