新材料及其应用

本发明属于聚乳酸制备技术领域，具体涉及一种抗紫外聚乳酸的制备方法。氮气保护下，金属配合物催化剂、ROH与丙交酯在溶剂中进行聚合反应，得到抗紫外聚乳酸。本发明采用了具有抗紫外功能的苯并三唑衍生物作为催化剂配体，从而实现了丙交酯在催化聚合过程中直接将抗紫外分子以共价键的形式与聚乳酸高分子链接在一起，能够显著提高抗紫外功能性聚乳酸产品的均匀性、稳定性和牢度性能，实现高分子材料制备与功能化一步完成，简化生产工艺，降低工业成本，拓展了聚乳酸的使用范围。

聚乳酸(Polylactic acid，PLA)，又称聚丙交酯，是一种可完全生物降解的聚酯类高分子材料；其由乳酸缩聚制得，目前多以玉米等含淀粉生物质或秸秆纤维素为原料，发酵生产乳酸，将乳酸制备成环状二聚体丙交酯，再将丙交酯开环聚合生产聚乳酸；其不以石油为原料，只以通过植物的光合作用形成的生物质可再生资源为原料，约2吨玉米就可以生产1吨聚乳酸，约3吨玉米秸秆、麦草秸秆就可以生产1吨聚乳酸，取之不尽、用之不竭。理论上聚乳酸制品的废弃物可被自然界中微生物分解成二氧化碳和水，二氧化碳和水通过植物光合作用，形成生物质并继续成为聚乳酸发酵的原料，因此聚乳酸是目前世界公认的环境友好材料。

由于紫外线过量照射会引发许多人体疾病，目前为止，抗紫外性纺织材料的研究和制备从来没有停止过。具有抗紫外功能性聚乳酸材料不仅可以拥有良好的紫外吸收性能，还实现了绿色环保、易于降解的发展需求，但目前还并未实现大规模应用。研究者们普遍利用抗紫外无机纳米材料，如二氧化钛、二氧化硅等，掺杂在聚乳酸低聚物中生产抗紫外功能性聚乳酸，这种方法实现了聚乳酸抗紫外性能的提升，但制得的抗紫外性聚乳酸的稳定性差、结晶性能较差、牢度低。还有研究者采用了熔融共混的方法制取抗紫外功能性聚乳酸，例如中国专利CN109401250A公开一种抗紫外聚乳酸复合材料及其制备方法，抗紫外聚乳酸复合材料由包括以下重量份组分的原料熔融共混制成：聚左旋乳酸100份；聚右旋乳酸5～25份；抗紫外无机纳米材料2～5份；所述抗紫外无机纳米材料包括二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、二氧化铈和氧化亚铜中的至少三种；所述熔融共混的温度高于聚左旋乳酸和聚右旋乳酸的熔点，低于立构复合型聚乳酸的熔点。该专利采用低温熔融加工，该温度下一旦形成立构复合型聚乳酸晶体，便会以固相的形式分散在聚乳酸树脂中，原位形成的立构复合型聚乳酸晶体与添加到聚乳酸树脂中的特定抗紫外无机纳米材料碰撞，使这些纳米材料均匀分散于聚乳酸树脂中，不仅有效提高了复合材料的抗紫外性能，还加快了聚左旋乳酸结晶，改善了复合材料的结晶性能；但该专利对工艺条件及设备精度要求较高，操作过程较为复杂。

针对抗紫外性能聚乳酸生产工艺普遍存在的工艺繁琐、能耗较大、污染环境、稳定性差等缺点，亟需提供一种性能优良、结构稳定、工艺简单的抗紫外聚乳酸的制备方法。

本发明的有益效果如下：

相比于现有的抗紫外功能性聚乳酸生产工艺，本发明采用了具有抗紫外功能的苯并三唑衍生物作为催化剂配体，从而实现了丙交酯在催化聚合过程中直接将抗紫外分子以共价键的形式与聚乳酸高分子链接在一起，能够显著提高抗紫外功能性聚乳酸产品的均匀性、稳定性和牢度性能，实现高分子材料制备与功能化一步完成，简化生产工艺，降低工业成本，拓展了聚乳酸的使用范围。