一種魔芋葡甘聚糖接枝聚酯的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種生物降解材料的制備方法。一種魔芋葡甘聚糖接枝聚酯的制備方法，其特征在于包括如下步驟：１）按魔芋葡甘聚糖與聚合單體的質量比為１∶３００－１∶１，催化劑的質量為聚合單體質量的０．０１－３％，魔芋葡甘聚糖的質量與溶劑的體積比為１ｇ∶２０ｍｌ－８０ｍｌ，選取魔芋葡甘聚糖、聚合單體、催化劑、溶劑；將魔芋葡甘聚糖和溶劑及磁子放入反應器中；２）然后將反應器放入油浴鍋中，通氮氣１小時后加入催化劑，反應溫度為８０－１２０℃，反應時間２－１０小時；３）加入聚合單體，聚合溫度為８０－１２０℃，聚合時間為４－８０小時，反應停止，得復合材料溶液；４）沉淀，抽濾，干燥，得魔芋葡甘聚糖接枝聚酯。本發明專利技術具有如下有益效果：成本低廉、操作性強、環保、可完全生物降解、工藝簡單。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于天然高分子材料領域，也屬于生 態環境材料領域。技術背景魔芋，別名筠篛、藥芋、麻芋子，屬天南星科多年生草本植物。全世界已知的有130種， 其中，我國是世界上最主要的魔芋生產國之一。魔芋屬的一些種類塊莖富含魔芋多糖，尤其是 白魔芋、花魔芋品種含量高達50-65%。魔芋多糖又稱魔芋葡甘聚糖，是由眾多的甘露糖和葡 萄糖，以/3-1,4-糖苷鍵連接起來的線性高分子化合物，葡萄糖和甘露糖的分子比為1:1.5-1.7， 分子量可高達106道爾頓，粘度特高，溶于水，在水中膨脹度特大，具有特定的生物活性。由 于魔芋葡甘聚糖具有水溶、持水增稠、穩定、懸浮、膠凝、粘接、成膜等多種獨特的理化性質 而使它具有廣泛的應用和開發價值。可廣泛應用于飲料工業，肉制品，豆制品，冷凍食品，果 凍，布丁、果粒凍、朱古力凍、果醬，糖果，面制品等領域。此外，魔芋多糖在紡織、印染、 化妝、陶瓷、消防、環保、軍工、石油開采等方面都有廣泛的用途，如可用作造紙漿及包裝材 料，甚至保健食品等方面。這些魔芋多糖均具有價格低廉、可再生及環境友好等優點。近來，由于石油資源的日益緊張、原油價格持續上漲以及環境污染問題，基于可再生資源 的聚多糖的研究和應用受到人們廣泛重視，同時對于開發和利用聚多糖也具有重大的意義。天 然聚多糖也存在一些性能方面的缺點，如強度低、耐水性差等，通過接枝聚合在高分子鏈上接 枝聚合物鏈段，以提高其性能，能滿足使用要求。如在合成高分子和天然高分子的混合物中加 入化學連結劑與化學連接促進劑及其他助劑，制得的塑料比無化學連接時強度大為提高，并具 有生物、光雙重降解性能，以及在成分之間彼此形成化學鍵合，因此該體系形成均一連續相結構，表現出優異的力學性能和加工性能(中國專利申請號96122161;中國專利申請號200510026627)。同時，這類天然高分子與合成高分子通過共價鍵形成的復合物，可以作為合 成高分子和天然高分子共混材料的增容劑，促進二者之間的相容性以實現高的力學性能和熱性 能。此外，利用微波聚合方法來合成高分子，也是最近研究的一大熱點，如通過微波聚合合成 聚乳酸(中國專利申請號200410013681)。熱聚合是一種最基本也是最重要的聚合方法，如 通過熱聚合在玉米淀粉上接枝聚己內酯(Carbohydrate Polymers 2005， 60， 103)，但利用魔 芋葡甘聚糖接枝聚酯還沒有文獻報道。可降解材料是通過光降解、化學降解、生物降解等多種形式，將材料降解成對環境無害的 小分子物質，如水，二氧化碳，制備具有實用且性能良好的新型可降解合成材料是解決環境問題的一種有效途徑。可生物降解材料包括天然材料和合成材料，天然材料包括淀粉、纖維素、 甲殼素及它們的衍生物，可降解合成材料通常含有可水解官能團(如，酯鍵、脲鍵、酰胺鍵、 醚鍵等)，如聚乳酸、聚己內酯等。天然生物降解塑料以純淀粉塑料為例，淀粉強親水性使其 制備的塑料對濕度十分敏感，低濕度環境中，增塑劑會從產品中擴散出來，使產品變脆；高濕 度環境時，水會擴散進入產品，改變產品形狀、降低力學性能。另外，彈性低和回縮性高也是 淀粉的弱點。 一些疏水性脂肪族聚酯(如，聚己內酯、聚乳酸等)具有良好的耐水性、力學性能 和加工穩定性，可以通過水解而降解，在土壤中可生物降解，但是生產成本遠遠高于傳統塑料 (如聚乙烯、聚苯乙烯等)。而廉價的淀粉和性能優良的可生物降解聚酯復合體系成為解決性能 和成本這對矛盾的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種成本低廉、易降解、環保的魔芋葡甘聚糖接枝聚酯的制備方法。 為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下 一種魔芋葡甘聚糖接枝聚酯的制備方 法，其特征在于包括如下步驟-1).按魔芋葡甘聚糖與聚合單體的質量比為1:300-1:1，催化劑的質量為聚合單體質量的 0.01-3%，魔芋葡甘聚糖的質量與溶劑的體積比為lg:20ml-80ml，選取魔芋葡甘聚糖、聚合單體、 催化劑、溶劑；將魔芋葡甘聚糖和溶劑及磁子放入反應器中；2).然后將反應器放入油浴鍋中， 在磁子作用下，魔芋葡甘聚糖和溶劑在反應器中不斷攪拌，通氮氣l小時后加入催化劑，反應 溫度為80-12(TC，反應時間2-10小時(為加入催化劑后的反應時間)；3).加入聚合單體，繼續 磁子攪拌和通氮氣，聚合溫度為80-120'C，聚合時間為4-80小時，反應停止，得復合材料溶液； 4).按溶劑與沉淀劑的體積比為l:4-8，將復合材料溶液加入到沉淀劑中沉淀(用沉淀劑將復 合材料溶液中的聚合物沉淀出來，而未反應完的聚合單體和催化劑則留在溶液中)，抽濾，將 沉淀物干燥，得魔芋葡甘聚糖接枝聚酯。所述的聚合單體為丙交酯或己內酯等。形成聚丙交酯或聚己內酯等聚合物鏈。 所述的催化劑為有機錫類催化劑，主要是已通過美國食品醫藥局檢驗的辛酸亞錫或氯化亞錫。所述的溶劑為甲苯。所述的沉淀劑為醇類，包括甲醇或乙醇等。本專利技術采用魔芋葡甘聚糖，通過熱聚合方法在魔芋葡甘聚糖上接枝生物可降解聚酯(聚丙 交酯或聚己內酯)聚合物鏈，得到魔芋葡甘聚糖接枝聚酯。主要原材料采用魔芋葡甘聚糖，具 有成本低廉、環境友好、可生物降解等優點；本專利技術采用熱聚合的方法，具有環保、工藝簡單、 快捷、高效的特點。制備的材料環境友好、易于降解，能夠直接成型加工，用作包裝材料和工 程塑料等，也可用于聚合物共混體系的增容劑。本專利技術具有如下有益效果成本低廉、操作性強、環保、可完全生物降解、工藝簡單。具體實施方式為了更好地理解本專利技術，下面結合實施例進一步闡明本專利技術的內容，但本專利技術的內容不僅 僅局限于下面的實施例。 實施例l:，它包括如下步驟-魔芋葡甘聚糖的質量與己內酯單體的質量比為1:40，將魔芋葡甘聚糖(武漢強森魔芋制品 有限公司)與甲苯(天津市博迪化工有限公司)及磁子放入反應器中，然后將反應器放入油浴 鍋中，在磁子作用下，魔芋葡甘聚糖和溶劑在反應器中不斷攪拌，魔芋葡甘聚糖的質量與溶劑 (甲苯)的體積比為l g:40ml，通氮氣l小時后再加入辛酸亞錫(中國醫藥集團上海化學試劑 公司)做催化劑，辛酸亞錫加入質量為己內酯質量的1%，反應溫度為12(TC，反應時間為2小 時(為加入催化劑后的反應時間)。達到反應時間之后，加入己內酯(美國Aldrich公司)做聚 合單體，繼續磁子攪拌和通氮氣，聚合溫度為12(TC，聚合時間為8小時，反應停止后，得復合 材料溶液，按溶劑與沉淀劑的體積比為1:4，將復合材料溶液加入到甲醇(中國醫藥集團上海 化學試劑公司)中使聚合物沉淀下來，抽濾、干燥，即得魔芋葡甘聚糖接枝聚酯。將干燥后的魔芋葡甘聚糖接枝聚酯在注塑機(HAAKEMiniJet，德國哈克公司)上進行注 塑，注塑溫度為70'C，注塑時間為3min，注塑壓力為5bar，膜具溫度為30'C，保壓時間為2min， 得到的片材在恒定濕度為35%，室溫下放置7天后進行性能測試。制備的片材的力學性能見表l。 力學性能參照中華人民共和國國家標準GB4456-84在深圳新三思測試儀器公司的CMT6503儀 器上測得，拉伸速率為10mm/min。注磁子是一種帶有磁性、具有攪拌作用的東西，有大小之分，也有紡錘形和長方形等形 狀，當它在磁力攪拌器作用下時可以旋轉，從而達到攪拌目的。實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種魔芋葡甘聚糖接枝聚酯的制備方法，其特征在于包括如下步驟：　　　　１）．按魔芋葡甘聚糖與聚合單體的質量比為１∶３００－１∶１，催化劑的質量為聚合單體質量的０．０１－３％，魔芋葡甘聚糖的質量與溶劑的體積比為１ｇ∶２０ｍｌ－８０ｍｌ，選取魔芋葡甘聚糖、聚合單體、催化劑、溶劑；將魔芋葡甘聚糖和溶劑及磁子放入反應器中；２）．然后將反應器放入油浴鍋中，在磁子作用下，魔芋葡甘聚糖和溶劑在反應器中不斷攪拌，通氮氣１小時后加入催化劑，反應溫度為８０－１２０℃，反應時間２－１０小時；３）．加入聚合單體，繼續磁子攪拌和通氮氣，聚合溫度為８０－１２０℃，聚合時間為４－８０小時，反應停止，得復合材料溶液；４）．按溶劑與沉淀劑的體積比為１∶４－８，將復合材料溶液加入到沉淀劑中沉淀，抽濾，將沉淀物干燥，得魔芋葡甘聚糖接枝聚酯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃進，高山俊，陳廣軍，周少鋒，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]