一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法

专利名称：一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110497498.7

专利申请（专利权）人：天津科技大学
权利人地址：天津市滨海新区经济技术开发区十三大街9号

专利发明（设计）人：王劭妤,程博闻,万同,王彪,李雪晶,朱啸寒,李硕

专利摘要：本发明提供一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，涉及聚乳酸改性以及加工工艺技术领域，本发明利用聚乳酸与马来酸酐烷基一元醇单酯混合制备聚乳酸基智能温控可逆透光材料；当赋予材料一定温度时，材料变为透明，当温度降到一定温度时，材料变为非透明；此过程可以重复，使材料实现温控可逆透光转换。本发明利用高分子合成工艺合成马来酸酐烷基一元醇单酯，再将聚乳酸，引发剂与马来酸酐烷基一元醇单酯，以一定比例在哈克转矩流变仪混合均匀制得材料，实现一定温度下智能可逆透光转换。本发明制备的温控可逆透光聚乳酸材料在包装检测、生物医疗、航空航天、环境保护等领域具有巨大应用潜力。

主权利要求：
1.一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S1，制备马来酸酐烷基一元醇单酯；
马来酸酐烷基一元醇单酯的结构式为 其中X为CnH2n+1，其中n为4～18；
马来酸酐烷基醇单酯的合成使用原料分别为马来酸酐和脂肪烷基一元醇，脂肪烷基一元醇原料包括CnH2n+1‑OH，其中C的个数为4～18任意数值；马来酸酐与脂肪烷基一元醇均为分析纯，摩尔比为1∶1，马来酸酐与脂肪烷基一元醇混合并在四口瓶中持续加热到80℃，使体系融化成透明溶液，恒温反应5h；冷却后得到白色的马来酸酐烷基一元醇单酯；
步骤S2，聚乳酸与马来酸酐烷基醇单酯混合制备聚乳酸基温控可逆透光材料；
将聚乳酸、过氧化二异丙苯与马来酸酐烷基一元醇单酯按照下述质量分数比例混合，聚乳酸质量分数为75％～95％、马来酸酐烷基一元醇单酯质量分数为5％～25％、过氧化二异丙苯质量分数为0.1％～5％；温度170℃～210℃，在哈克转矩流变仪中混合5min～
30min，得到聚乳酸基智能温控可逆透光材料。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，其特征在于：过氧化二异丙苯的质量分数为0.5％。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，其特征在于：将
0.5mol的马来酸酐加入到四口烧瓶内，逐渐升温到80℃，直至马来酸酐完全融化；再将
0.5mol的脂肪烷基一元醇加入四口瓶中，直至四口瓶内完全变为透明溶液；保持80℃的恒温搅拌，反应5h，将溶液冷却后即可得到白色的马来酸酐烷基一元醇单酯。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，其特征在于：称取100g的聚乳酸、0.5g的过氧化二异丙苯，分别称取5g、10g、15g、20g、25g的马来酸酐烷基一元醇单酯，在171℃的温度下，在哈克转矩流变仪中混合5min，分别得到不同质量分数的聚乳酸基智能温控可逆透光材料。 说明书 : 一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法技术领域[0001] 本发明属于聚乳酸(PLA)改性及加工工艺技术领域，本发明涉及一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，具体利用聚乳酸与马来酸酐烷基一元醇单酯混合制备聚乳酸基智能温控可逆透光材料。背景技术[0002] 透光材料包括透可见光(波长0.39～0.76μm)、红外光(波长1～1000μm)和紫外光(波长0.01～0.4μm)的材料。透光材料包括无机透光材料、高分子透光材料和透光复合材料。进入光电子时代，很多与我们息息相关的光电子元件都是采用光学透明材料制造的，如光纤、光盘、发光二极管、透明导电薄膜等。这些材料过去都是采用玻璃制造，但随着科技的发展，越来越多的采用了光学透明高分子材料。智能材料的材料本身对周围的环境变化十分敏感，比如温度、光、电磁场和pH值的变化。高分子膜的智能化是通过膜的组成，结构和形态的变化来实现的，其在未来有着广阔的应用前景。所以关于温控聚乳酸的可逆透光材料具有重要的应用价值。[0003] 本发明要解决的问题[0004] 聚乳酸材料本身是不能实现温控可逆透光转换。本发明提出利用聚乳酸与马来酸酐烷基一元醇单酯混合制备聚乳酸基智能温控可逆透光材料。当赋予材料一定温度时，材料变为透明，当温度降到一定温度时，材料变为非透明。此过程可以重复，使材料实现温控可逆透光转换。发明内容[0005] 基于现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法。[0006] 依据本发明的技术方案，提供一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，其包括以下步骤：[0007] 步骤S1，制备马来酸酐烷基一元醇单酯；[0008] 马来酸酐烷基一元醇单酯的结构式为 其中X为CnH2n+1，其中n为4～18；[0009] 马来酸酐烷基醇单酯的合成使用原料分别为马来酸酐和脂肪烷基一元醇，脂肪烷基一元醇原料包括CnH2n+1‑OH，其中C的个数为4～18任意数值；马来酸酐与脂肪烷基一元醇均为分析纯，摩尔比为1∶1，马来酸酐与脂肪烷基一元醇混合并在四口瓶中持续加热到80℃，使体系融化成透明溶液，恒温反应5h；冷却后得到白色的马来酸酐烷基一元醇单酯；[0010] 步骤S2，聚乳酸与马来酸酐烷基醇单酯混合制备聚乳酸基温控可逆透光材料；[0011] 将聚乳酸，过氧化物与马来酸酐烷基一元醇单酯按照下述质量分数比例混合，聚乳酸质量分数为75％～95％、马来酸酐烷基一元醇单酯质量分数为5％～25％、过氧化物质量分数为0.1％～5％；温度170℃～210℃，在哈克转矩流变仪中混合5min～30min，得到聚乳酸基智能温控可逆透光材料。[0012] 进一步地，所述过氧化物为含有过氧基(‑O‑O‑)的化合物。[0013] 进一步地，所述过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰或过氧化氢。[0014] 进一步地，过氧化物质量分数为0.5％。[0015] 进一步地，过氧化二异丙苯的质量分数为0.5％。[0016] 优选地，将0.5mol的马来酸酐加入到四口烧瓶内，逐渐升温到80℃，直至马来酸酐完全融化；再将0.5mol的脂肪烷基一元醇加入四口瓶中，直至四口瓶内完全变为透明溶液；保持80℃的恒温搅拌，反应5h，将溶液冷却后即可得到白色的马来酸酐烷基一元醇单酯。[0017] 优选地，称取100g的聚乳酸、0.5g的过氧化二异丙苯，分别称取5g、10g、15g、20g、25g的马来酸酐烷基一元醇单酯，在171℃的温度下，在哈克转矩流变仪中混合5min，分别得到不同质量分数的聚乳酸基智能温控可逆透光材料。[0018] 与现有技术相比较，本发明的有益效果[0019] 本发明创新性地以马来酸酐烷基一元醇单酯接枝聚乳酸来制备聚乳酸基智能温控可逆透光材料，这种方法既提高了聚乳酸的韧性，又不会降低聚乳酸的强度。附图说明[0020] 附图1所示为温控可逆透光聚乳酸材料从室温到45℃变透明再到室温不透明的转换过程；[0021] 图1(a)温控可逆透光聚乳酸材料的原始图；[0022] 图1(b)温控可逆透光聚乳酸材料第一次透明图；[0023] 图1(c)温控可逆透光聚乳酸材料恢复为非透明的图；[0024] 图1(d)温控可逆透光聚乳酸材料第二次透明图。具体实施方式[0025] 本发明利用高分子合成工艺合成马来酸酐烷基一元醇单酯，再将聚乳酸，引发剂与马来酸酐烷基一元醇单酯，以一定比例在哈克转矩流变仪混合均匀制得材料，实现一定温度下智能可逆透光转换。[0026] 本发明的一种智能温控可逆透光材料的制备方法包括以下步骤：所用的马来酸酐烷基一元醇单酯由马来酸酐与脂肪烷基一元醇以一定比例混合，在四口瓶中持续加热到一定温度，使体系融化成透明溶液，恒温反应，冷却后制得；将聚乳酸，过氧化物与马来酸酐烷基一元醇单酯以一定比例混合，在一定温度下，在哈克转矩流变仪中混合，得到聚乳酸基智能温控可逆透光材料。[0027] 具体地，本发明提供一种聚乳酸基智能温控可逆透光材料的制备方法，其技术方案如下：[0028] 1.马来酸酐烷基一元醇单酯的制备方法。[0029] 马来酸酐烷基一元醇单酯，其结构式为：[0030] 其中X为CnH2n+1，其中n为4～18。马来酸酐烷基醇单酯的合成使用原料分别为马来酸酐(MAH)和脂肪烷基一元醇；其中，脂肪烷基一元醇原料包括：CnH2n+1‑OH，其中C的个数为4～18任意数值。将马来酸酐，与脂肪烷基一元醇以一定比例混合。马来酸酐与脂肪烷基一元醇均为分析纯，摩尔比为1∶1。在四口瓶中持续加热到80℃，使体系融化成透明溶液，恒温反应5h。冷却后得到白色的马来酸酐烷基一元醇单酯。[0031] 2.聚乳酸与马来酸酐烷基醇单酯混合制备温控可逆透光材料。[0032] 将聚乳酸，过氧化二异丙苯(DCP)与马来酸酐烷基一元醇单酯以一定比例混合。其中聚乳酸质量分数为75％～95％，马来酸酐烷基一元醇单酯质量分数为5％～25％，DCP质量分数为0.5％。温度170℃，在哈克转矩流变仪中混合5min，得到聚乳酸基智能温控可逆透光材料。[0033] 下面结合具体的实施例对本发明进行进一步的说明。[0034] 实施例1：[0035] 马来酸酐烷基一元醇单酯的制备步骤如下：[0036] 将0.5mol的马来酸酐加入到四口烧瓶内，逐渐升温到80℃，直至马来酸酐完全融化。再将0.5mol的脂肪烷基一元醇加入四口瓶中，直至四口瓶内完全变为透明溶液。保持80℃的恒温搅拌，反应5h，将溶液冷却后即可得到白色的马来酸酐烷基一元醇单酯。[0037] 聚乳酸与马来酸酐烷基一元醇单酯混合制备温控可逆透光材料制备步骤如下：称取100g的聚乳酸(PLA)、0.5g的DCP，分别称取5g，10g，15g，20g，25g的马来酸酐烷基一元醇单酯，在171℃的温度下，在哈克转矩流变仪中混合5min，得到不同质量分数的聚乳酸基智能温控可逆透光材料。[0038] 性能测试结果：[0039] 可逆透光测试：将制备出的聚乳酸基智能温控可逆透光材料平铺在桌面上，将热电偶连接在温控可逆透光材料的表面上，用吹风机吹材料的表面，材料逐渐变为透明，直到其完全透明时，记录温度，约为45℃左右；接着不再加热，将材料逐渐冷却至室温，材料逐渐变为非透明。此过程可多次重复。

专利地区：天津

专利申请日期：2021-05-08

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113943406B