本發(fā)明涉及纖維膜，具體為一種抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜和制備方法。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的薄膜基材是由石油基塑料制成的，具有諸如良好的可加工性，低成本和優(yōu)秀的物理性能等優(yōu)點，但是，這些塑料是不可降解的，廢棄的石油基塑料不僅會造成土壤和水污染，還會產(chǎn)生溫室氣體，微型塑料和其他有害副產(chǎn)品物，為了解決這個問題，已經(jīng)開發(fā)了可生物降解和可再生的生物基聚合物作為薄膜基材來代替石油基包裝材料，聚乳酸（pla）由玉米，木材殘留物或其他生物材料制成，由于其無毒，良好的生物相容性和出色的機械性能而成為最有前途的聚合物之一，但聚乳酸薄膜的抗紫外老化效果差，這限制了其在廣泛領域中的應用。

2、為了解決聚乳酸基薄膜抗紫外老化能力差的問題，科研者們做了很多努力，如如中國專利公開號cn109401250b的專利，其公開了一種抗紫外老化聚乳酸復合材料及其制備方法，以及中國專利公開號cn109338503a的專利，其公開了一種抗紫外老化線聚乳酸纖維的制備方法，盡管兩者均增加了聚乳酸的抗紫外老化能力，但仍具有添加量高，抗紫外老化效果不理想的問題，納米無機材料對紫外線具有很強的吸收和屏蔽作用，其中納米tio2可以反射和散射長紫外線，并吸收中波長區(qū)域中的紫外線，因此可以用作有前途的抗紫外老化線老化劑，二苯甲酮及其衍生物是最常用的紫外線吸收劑之一，它們能夠吸收或反射uva和uvb范圍內(nèi)的紫外線輻射，從而促進了這些產(chǎn)品在多種應用中的廣泛使用，但二苯甲酮及其衍生物屬于小分子結構，在使用的過程中容易析出，造成基體材料抗紫外老化效果不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為此將其接枝在無機物表面，能夠有效改善此類問題。

3、（一）解決的技術問題

4、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜和制備方法，解決了聚乳酸纖維膜抗紫外老化能力差，機械性能低的問題。

5、（二）技術方案

6、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜，所述抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜制備方法包括以下步驟：

7、（1）將納米二氧化鈦超聲分散在甲苯溶劑中，然后再向其中加入γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，攪拌均勻后，升溫至70-100℃進行反應2-6h，待反應結束后，過濾，使用乙醇洗滌，得到環(huán)氧化納米二氧化鈦；

8、（2）將單端氨基聚乙二醇溶解在去離子水溶液中，使用氨水調(diào)節(jié)ph至9-10，然后再加入環(huán)氧化納米二氧化鈦，進行反應，待反應結束后，過濾，使用去離子水洗滌，得到聚乙二醇接枝納米二氧化鈦；

9、（3）將聚乙二醇接枝納米二氧化鈦和甲苯放置在反應瓶中，除去水分，然后在氮氣氛圍下加入金屬鈉，加熱至反應溫度進行反應，待反應結束后，過濾，使用乙醇洗滌，得到聚乙二醇鈉接枝納米二氧化鈦；

10、（4）將聚乙二醇鈉接枝納米二氧化鈦與分子式為c16h14o4的2-羥基-4-縮水甘油醚基-二苯甲酮分散在二甲苯溶劑中，攪拌均勻后，進行反應，待反應結束后，過濾，使用乙醇洗滌，得到二苯甲酮基聚乙二醇接枝納米二氧化鈦；

11、（5）將聚乳酸溶解在二氯甲烷中和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，完全溶解后再加入二苯甲酮基聚乙二醇接枝納米二氧化鈦攪拌均勻后，將其轉移至注射器中，調(diào)整紡絲距離至15-25cm，紡絲電壓15-20kv，紡絲速度0.8-2ml/h，然后進行靜電紡絲，得到抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜。

12、優(yōu)選的，所述步驟（1）中納米二氧化鈦，甲苯和γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷之間的質(zhì)量比為100:1500-3000:40-80。

13、優(yōu)選的，所述步驟（2）中單端氨基聚乙二醇，去離子水和環(huán)氧化納米二氧化鈦之間的質(zhì)量比為180-300:2400-4000:100。

14、優(yōu)選的，所述步驟（2）中反應溫度為60-90℃，反應時間為3-8h。

15、優(yōu)選的，所述步驟（3）中聚乙二醇接枝納米二氧化鈦，甲苯和金屬鈉之間的質(zhì)量比100:1600-3000:0.3-1。

16、優(yōu)選的，所述步驟（3）中反應溫度為90-120℃，反應時間為12-36h。

17、優(yōu)選的，所述步驟（4）中聚乙二醇鈉接枝納米二氧化鈦，2-羥基-4-縮水甘油醚基-二苯甲酮和二甲苯之間的質(zhì)量比為100:35-80:1500-3000。

18、優(yōu)選的，所述步驟（4）中反應溫度為60-100℃，反應時間為6-15h。

19、優(yōu)選的，所述步驟（5）中聚乳酸，二氯甲烷，n,n-二甲基甲酰胺和二苯甲酮基聚乙二醇接枝納米二氧化鈦之間的質(zhì)量比為100:140-280:60-120:1.5-5。

20、（三）有益的技術效果

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具備以下實驗原理和有益技術效果：

22、該一種抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜，首先使用γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷對納米二氧化鈦進行改性，得到環(huán)氧化納米二氧化鈦，然后在堿性條件下，使得環(huán)氧化納米二氧化鈦的環(huán)氧基團與單端氨基聚乙二醇的氨基進行開環(huán)反應，得到聚乙二醇接枝納米二氧化鈦，接著在氮氣無水條件下，使用金屬鈉對聚乙二醇接枝納米二氧化鈦進行改性，得到聚乙二醇鈉接枝納米二氧化鈦，接著使得聚乙二醇鈉接枝納米二氧化鈦與2-羥基-4-縮水甘油醚基-二苯甲酮的環(huán)氧基團進行開環(huán)反應，得到二苯甲酮基聚乙二醇接枝納米二氧化鈦，最后使用靜電紡絲技術，得到抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜。

23、該一種抗紫外老化聚乳酸復合纖維膜，相對于純相的聚乳酸纖維膜，添加了二苯甲酮基聚乙二醇接枝納米二氧化鈦的聚乳酸纖維膜具有更強的機械性能以及抗紫外老化能力，納米二氧化鈦是一種寬帶系半導體添加材料，不僅能夠通過與有機基體之間形成網(wǎng)絡結構，使得纖維膜受到外力的作用時，將外部應力分散在纖維膜內(nèi)部，避免由于應力集中而造成的破壞，提升纖維膜的機械性能，而且添加在聚乳酸纖維膜時，借由納米二氧化鈦不含電子的孔導帶結構和充滿電子的價帶結構，當受到光照時，禁止帶間隙能量大的光子被其吸收，從而使得出現(xiàn)電子躍遷行為，電子由價帶轉移至導帶結構上，并留下空穴，形成了電子-空穴結構，增加了聚乳酸纖維膜的紫外吸收能力，并使得光能轉化為熱能，除此之外，納米二氧化鈦具有紫外線屏蔽能力，并對紫外線形成較強的散射，使得照射在納米二氧化鈦表面的光線形成漫反射，進一步增加了聚乳酸纖維膜的抗紫外老化能力，二苯甲酮基衍生物能夠作為一種紫外吸收劑添加在聚乳酸纖維膜中，其結構內(nèi)部的酮基與鄰羥基形成了內(nèi)氫螯合環(huán)，當受到紫外線照射時，通過酚式與醌式之間的可逆轉換，使得紫外線能量轉化為熱能，從而達到聚乳酸纖維膜的抗紫外老化效果，將二苯甲酮基衍生物接枝在納米二氧化鈦表面，不僅能夠增加聚乳酸纖維膜的抗紫外老化能力，而且避免了小分子析出而導致的抗紫外老化效果不穩(wěn)定的現(xiàn)象，提升其穩(wěn)定性，聚乙二醇與聚乳酸之間具有良好的相容性，聚乙二醇鏈接枝在納米二氧化鈦表面，能夠增加納米二氧化鈦與聚乳酸之間的相容性，使得其分散更加均勻，從而提升了納米二氧化鈦在聚乳酸纖維膜之中的抗紫外老化以及機械性能。

技術實現(xiàn)思路