[发明专利]一种纳米氢氧化镁改性可降解共聚酯的制备方法

说明书

本发明涉及可降解共聚酯制备的技术领域，公开了一种纳米氢氧化镁改性可降解共聚酯的制备方法，包括如下步骤：将纳米氢氧化镁加入水中，在超声条件下搅拌；加入聚乙二醇，继续搅拌并熟化，得到聚乙二醇包覆的纳米氢氧化镁；将磷酸酯表面活性剂分散于醇溶液中，再加入聚乙二醇包覆的纳米氢氧化镁和分散剂混合，常温反应后，得到改性纳米氢氧化镁；将芳香族二元酸或芳香族二元酸二元醇酯、脂肪族二元酸或脂肪族二元酸二元醇酯、二元醇、改性纳米氢氧化镁和助剂混合，依次经过酯化反应、缩聚反应，得到改性可降解共聚酯。本发明可改善纳米氢氧化镁在可降解共聚酯中的相容性与分散性，且可参与共聚酯的聚合，具备良好的可降解、阻燃及力学性能。

技术领域

本发明涉及可降解共聚酯制备的技术领域，尤其是涉及一种纳米氢氧化镁改性可降解共聚酯的制备方法。

背景技术

生物可降解材料是指一类由自然界存在的微生物的作用而引起降解的材料，微生物如细菌、霉菌(真菌)、藻类等。近些年，国内外加大了对生物可降解材料的研发和工业化进程，已有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基烷酸(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯(PBST)等材料，由于具备优异的降解性能、环保性以及较强的力学性能，广泛用于包装材料、农用地膜、塑料制品、装饰材料、发泡材料等领域。但是，可降解材料普遍极限氧指数较低，阻燃性能较差，极大程度地限制了其应用范围。

纳米氢氧化镁属于金属水合物阻燃剂，具有抑烟、无卤、无毒及廉价易得等优点，常被当作绿色环保的阻燃剂使用。例如，公开号为CN102031583A的中国发明专利公开了一种纳米无机阻燃聚酯纤维的制造方法，该发明将含聚四氟乙烯的阻燃母粒与纳米级的氢氧化镁和氢氧化铝阻燃切片共混后，熔融纺丝制得聚酯纤维，纤维的氧指数为34％。但该方法制得的阻燃聚酯切片中，纳米氢氧化镁和氢氧化铝均未经修饰直接加入反应，导致其在聚酯中的分散性较差，阻燃效率低。并且，现有技术中缺乏对于阻燃性优良的生物可降解聚酯的研发制备，为此本申请人进行了深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种纳米氢氧化镁改性可降解共聚酯的制备方法，通过对纳米氢氧化镁进行改性，改善相容性和分散性，再在共聚酯中引入改性纳米氢氧化镁，使其兼具可降解性和良好的阻燃性。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：一种纳米氢氧化镁改性可降解共聚酯的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纳米氢氧化镁加入水中，在超声条件下搅拌；加入聚乙二醇，继续搅拌并熟化，之后过滤、烘干，得到聚乙二醇包覆的纳米氢氧化镁；将磷酸酯表面活性剂分散于醇溶液中，再加入聚乙二醇包覆的纳米氢氧化镁和分散剂混合，常温反应后，依次经过滤、洗涤、烘干，得到改性纳米氢氧化镁；

(2)将芳香族二元酸或芳香族二元酸二元醇酯、脂肪族二元酸或脂肪族二元酸二元醇酯、二元醇、改性纳米氢氧化镁和助剂混合，依次经过酯化反应、缩聚反应，得到改性可降解共聚酯。

本发明采用改性纳米氢氧化镁作为可降解共聚酯的添加剂，通过聚乙二醇对纳米氢氧化镁进行包覆，聚醚的引入有助于提高纳米氢氧化镁在共聚酯材料中的相容性，且共聚酯的亲水性得到改善，有利于水分子的进入，提高共聚酯的降解性能。在聚乙二醇包覆层外引入磷酸酯表面活性剂，酯类可以进一步提高纳米氢氧化镁的相容性和分散性。磷酸端基与聚乙二醇的醚键间存在氢键以及亲电子效应，能够成功将磷酸酯表面活性剂负载于纳米氢氧化镁表面，具备良好的结构稳定性。有机磷长分子链结构的引入能够在高温下快速分解吸收大量的热，且纳米氢氧化镁热分解生成水，能抑制烟雾，并吸收热量，以快速降低聚合材料表面温度，防止可降解共聚物进一步受热导致热降解和热氧化降解。纳米氢氧化镁热分解的另一产物氧化镁是一种高度耐火绝缘性材料，能有效提高材料的抗火性能。因而，改性纳米氢氧化镁通过将有机磷与无机纳米氢氧化镁结合，实现双重阻燃效果，提高阻燃效率。