本发明涉及功能材料，尤其是涉及一种janus纳米粒子及其制备方法与制备的生物基聚酯组合物。
背景技术：
1、随着科技的不断进步，单一组分的聚合物很难满足工业生产要求以及生活的需要。聚合物共混物可以综合单一聚合物的优点，有效解决这一问题，因此聚合物共混的技术发展显得由为重要。但是许多聚合物共混物是不相容的，它们的组分表现出较大的界面张力，导致这些共混物的粗糙相结构和较差的力学性能，因此提高共混物的相容性就显得尤为重要。目前提高聚合物相容性的最优选择是添加增容剂，随着增容技术的发展，人们对于提高聚合物的相容性提出了更高的要求，除了提高增容效率外，还要引入多功能性以拓展其在材料领域的应用。
2、添加增容剂是一种用于提高共混物材料相容性较为简单高效的办法。聚碳酸亚丙酯ppc是一种新型可生物降解脂肪族生物聚合物，具有良好的降解性能、阻隔性能、温敏性以及透明、无毒等特点，在食品包装、医用材料、工程塑料、胶粘剂等领域的应用前景较好。聚乳酸pla是一种新型的生物降解材料，具有良好的加工性能，可以应用在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域。然而，两者的相容性较差，共混物表现出较差的加工性能。常用的增容剂有嵌段共聚物、接枝共聚物等，但是其增容效率较低，且不具备其他功能性，无法满足加工材料的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种janus纳米粒子及其制备方法与制备的生物基聚酯组合物。本发明以tio2空心球为模板对其进行改性，制备了ppcd/pdlajanus纳米粒子，将其加入到基体ppc/plla中能够更好的分散在两相界面处，从而使得共混物的增容效率有效提高。同时共混物的拉伸强度和断裂伸长率均有所提升，同时由于tio2模板的特性，共混物还具备一定的抗紫外的效果，有效拓宽共混物的应用领域。
2、本发明的技术方案如下：
3、本发明的第一个目的是提供一种janus纳米粒子，所述janus纳米粒子以tio2空心球为模板，聚碳酸亚丙酯二醇、右旋聚乳酸分别修饰在模板的两侧。
4、本发明的第二个目的是提供一种janus纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
5、(1)聚碳酸亚丙酯二醇(ppcd)与赖氨酸二异氰酸酯反应，反应结束后，体系中加入tio2空心球分散液，制得外表面接枝ppcd的tio2空心球；
6、(2)外表面接枝ppcd的tio2空心球经超声破碎后，得tio2-ppcd纳米粒子，之后与硅烷偶联剂、右旋聚乳酸(pdla)反应，制得所述janus纳米粒子。
7、在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述ppcd与赖氨酸二异氰酸酯的摩尔比为1:2-3.5。
8、在本发明的一个实施例中，具体反应过程为：将ppcd滴入赖氨酸二异氰酸酯中，加入催化剂二月桂酸二丁基锡(添加量为ppcd质量的0.01-0.05％)，在氮气条件下，60℃搅拌反应2h；随后，将tio2空心球分散液加入到反应体系中，降温至40℃搅拌12h；然后用四氢呋喃、无水乙醇洗涤离心干燥，制得外表面接枝ppcd的tio2空心球。
9、在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，tio2空心球分散液由tio2空心球分散在无水乙醇中制得；tio2空心球分散液的浓度为1-1.5g/100ml。
10、在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，ppcd与tio2空心球分散液的质量体积比为0.3-0.5/100，g/ml。
11、在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，具体方法为：将100ml tio2空心球分散液加入聚氨酯反应的产物中，在三颈烧瓶(氮气)中40℃反应12小时，然后分别用四氢呋喃和无水乙醇离心洗涤，干燥后得到外表面接枝ppcd的tio2空心球。
12、在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，外表面接枝ppcd的tio2空心球分散在无水乙醇中，500w超声处理1h，即可将空心球破碎成片，即tio2-ppcd纳米粒子。
13、在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，硅烷偶联剂为kh560；tio2-ppcd纳米粒子、右旋聚乳酸与硅烷偶联剂之间的质量比为1:2-5:5-10。
14、在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，反应在氮气中120℃反应20～25h；然后用氯仿洗涤和离心以除去游离的pdla，得到最终的janus纳米粒子。
15、在本发明的一个实施例中，将tio2-ppcd纳米粒子分散在无水乙醇中，然后加入硅烷偶联剂kh560使其表面接枝上环氧基团，再加入右旋聚乳酸pdla，使其环氧基团反应，最后充分搅拌、离心、干燥后得到所述janus纳米粒子。
16、在本发明的一个实施例中，超声功率为400-600w，优选为500w，超声时间为1-2h。
17、在本发明的一个实施例中，kh560加入无水乙醇中醇解，升温至40℃，反应1-1.5h。
18、在本发明的一个实施例中，tio2-ppcd纳米粒子与硅烷偶联剂的质量比例为1:5-10；优选为1:7-8。
19、本发明的第三个目的是提供一种janus纳米粒子的应用，用于制备生物基聚酯组合物。
20、本发明的第四个目的是提供一种包含janus纳米粒子的生物基聚酯组合物，包括如下重量份数的原料：聚碳酸亚丙酯60-90份、左旋聚乳酸10-40份、janus纳米粒子0.1-3份。
21、在本发明的一个实施例中，生物基聚酯组合物，包括如下重量份数的原料：聚碳酸亚丙酯70份、左旋聚乳酸30份、janus纳米粒子0.3份。
22、在本发明的一个实施例中，生物基聚酯组合物，包括如下重量份数的原料：聚碳酸亚丙酯60份、左旋聚乳酸40份、janus纳米粒子0.5份。
23、本发明的第五个目的是提供一种含有janus纳米粒子的生物基聚酯材料，将60-90份聚碳酸亚丙酯、10-40份左旋聚乳酸、0.1-3份janus纳米粒子通过熔融共混，之后成型，即得所述生物基聚酯材料。
24、在本发明的一个实施例中，通过转矩流变仪在170-190℃下熔融共混。
25、在本发明的一个实施例中，通过转矩流变仪在180℃下熔融共混。
26、熔融共混的过程中产生分子链的缠结，接枝的pdla和基体plla在熔融共混的过程中形成立构复合结构。
27、本发明的第五个目的是提供一种janus纳米粒子或生物基聚酯组合物或生物基聚酯材料的应用，用于食品包装、农业或航空航天领域。
28、本发明有益的技术效果在于：
29、(1)本发明通过合成janus纳米粒子，获得了强韧生物基聚酯组合物，可制备薄膜材料，同时提高聚碳酸亚丙酯材料的拉伸强度、断裂伸长率等物理机械性能。
30、(2)本发明设计了一种janus结构，调整其分布的形貌，制得的生物基聚酯组合物透明度高，利于其在包装领域应用的扩展。
31、(3)本发明通过添加反应性相容剂janus纳米粒子可以显著改善ppc与plla之间的界面相互作用力，降低分散相平均尺寸，使分散相可以起到更好的增韧或其他改性效果。
1.一种janus纳米粒子，其特征在于，所述janus纳米粒子以tio2空心球为模板，聚碳酸亚丙酯二醇、右旋聚乳酸分别修饰在模板的两侧。
2.一种权利要求1所述janus纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的在制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚碳酸亚丙酯二醇与赖氨酸二异氰酸酯的摩尔比为1:2-3.5。
4.根据权利要求2所述的在制备方法，其特征在于，步骤(1)中，tio2空心球分散液由tio2空心球分散在无水乙醇中制得；tio2空心球分散液的浓度为1-1.5g/100ml。
5.根据权利要求2所述的在制备方法，其特征在于，步骤(1)中，ppcd与tio2空心球分散液的质量体积比为0.3-0.5/100，g/ml。
6.根据权利要求2所述的在制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硅烷偶联剂为kh560；tio2-ppcd纳米粒子、右旋聚乳酸与硅烷偶联剂之间质量比为1:2-5:5-10。
7.一种权利要求1所述janus纳米粒子的应用，其特征在于，用于制备生物基聚酯组合物。
8.一种包含权利要求1所述janus纳米粒子的生物基聚酯组合物，其特征在于，包括如下重量份数的原料：聚碳酸亚丙酯60-90份、左旋聚乳酸10-40份、janus纳米粒子0.1-3份。
9.一种含有权利要求1所述janus纳米粒子的生物基聚酯材料，其特征在于，将60-90份聚碳酸亚丙酯、10-40份左旋聚乳酸、0.1-3份janus纳米粒子通过熔融共混，之后成型，即得所述生物基聚酯材料。
10.一种权利要求1所述janus纳米粒子或权利要求8所述生物基聚酯组合物或权利要求9所述生物基聚酯材料的应用，其特征在于，用于食品包装、农业或航空航天领域。
