在上个世纪,由于聚乳酸的生物可吸收性,它的用处主要局限于医学领域。直到过去十年间,人们掌握了一种合成具有高分子量聚乳酸的新方法。随着人们社会生态和谐意识的加强,聚乳酸材料在消费品和包装行业得到了广泛的应用。这是由于聚乳酸的原料属于可再生能源,并且聚乳酸的应用被认为可以有效缓解固体废物处置问题和减少人们对石油基塑料包装材料的依赖。[7]除此之外,聚乳酸较好的生物相溶性、透气性和较强的机械性能使其在改性材料方面也获得了很好的应用前景。
1。2。2 聚乳酸的合成方法
工业上主要采用乳酸来合成具有高分子量的聚乳酸,其生产工艺流程大概有以下三种方法:
(1)直接合成法[8],其原理主要是通过脱水剂的脱水作用,缩水聚合形成低聚物。接着再通过催化反应,低分子量的聚乳酸进一步合成具有高分子量的聚乳酸。
图1。2 直接缩聚法合成聚乳酸
(2)二步法[9]:其原理是乳酸分子间进行脱水,通过环化作用生成环状二聚体丙交酯,再在催化剂作用下,开环聚合生成具有高分子量的聚乳酸。
图1。3 二步法合成聚乳酸
(3)熔融挤出法:通过将间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机组合,经过连续的熔融聚合[10],可以合成出高分子量的聚乳酸。这种方法制备的聚乳酸具有较低的结晶度,这可以有效地增强聚乳酸材料在工程建筑应用中的韧性。
1。3 金属有机骨架材料(MOFs)简介
金属有机骨架(MOFs)是具有多孔结构的配位聚合物,一般以金属离子作
为连接点,有机配体作为支撑构成空间3D延伸,是近些年发展比较迅速的新型材料之一。[11]MOFs具有较多优异的特点,比传统材料有更高的比表面积以及丰富的拓扑结构,同时易于设计、剪裁等。由于早期配位聚合物制备技术的不完善,并且在关于金属有机骨架的领域内理论认识的缺乏,导致了制备出的金属有机骨架的化学孔隙率和稳定性都比较差,这使得金属有机骨架材料的研究和发展受到了很大的约束。在过去三十年间,人们利用金属离子和有机配体构建金属有机骨架,探索了MOFs合成的理论方法,指出了MOFs材料的突出优势。随着合成技术的发展,各种性能良好应用广泛的MOFs材料问世[12]。随着未来科研人员在MOFs的领域的进一步研究,MOFs类材料将会有更加广阔的发展前景。[13]1。3。1 金属有机骨架的研究进展
1995年,金属有机骨架的概念首次由Yaghi等[14]在Nature上提出。1999年,该小组又合成了MOF-5(ZnO4(BDC)3(DMF)8C6H5Cl)。MOF-5是采用HOOCC6H4COOH和Zn4O(CO2)6合成的[15]。该物质具较大的孔隙率和比表面积。两年后,Yaghi小组[16]以金属铜作为中心,均苯三甲酸有机物作为支撑,将金属有机骨架连接在一起。通过这种物理方法制备出的MOF-14具有高稳定性和高空隙率的优点。之后,Yaghi小组又合成了一种新的金属有机骨架——MOF-177。与MOF-5、MOF-14相比,MOF-177具有更高的比表面积,并且具有更大的气体的负载量,特别是对二氧化碳的负载量最大[17]。除此之外,Yaghi采用过渡金属原子作为中心,用咪唑环作为空间支撑形成类分子筛材料[18],从而合成出了ZIFs系列材料。此类材料具有相当优良的孔隙率、热稳定性和吸附能力等优点。