[发明专利]一种PCL导电可塑形材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PCL导电可塑形材料及其制备方法与应用，属于功能高分子材料领域。该PCL导电可塑形材料由以下按质量百分比的物质组成：49％～98.4％PCL、1％～30％增塑剂、0.5％～20％碳纳米管、0.1％～1％抗氧剂。上述组分混合后，采用双螺杆或单螺杆挤出机或密炼机进行熔融得到PCL导电可塑形材料。本发明采用碳纳米管对PCL进行改性，N‑N‑丁基磺酰胺加入对PCL起到增塑同时对碳纳米管进行表面处理，在降低复合材料的软化温度的同时实现碳纳米管的良好分散，获得良好的导电和可塑形效果。本发明所制备的导电可塑形功能材料具有体积电阻小、软化温度低等优点，在热敷医疗器械、医用保温垫和电热毯等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种PCL导电可塑形材料及其制备方法，具体涉及一种碳纳米管改性、N-丁基苯磺酰胺增塑的PCL导电、可塑形功能材料及其制备方法。该材料具有电阻小和在低温下可塑形等特点。

背景技术

碳纳米管1991年被发现，作为一种新型的一维纳米材料，具有重量轻，力学、电学和化学性能优异等众多优点，现已成为材料科学领域的研究热点之一。近年来，随着碳纳米管的国产化及其成本的降低，对碳纳米管的性能研究逐步深入，对其应用不断拓展。应用碳纳米管尺寸小、表面积大和导电性能优异等特点，可以制备性能优异的复合材料，如高分子材料中加入碳纳米管可以显著改善原有聚合物的传导性、强度、弹性、韧性和耐久性等性质，获得力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波等新型复合材料。

利用碳纳米管具有较大长径比的特点，可制备高强度的碳纳米管改性复合材料。如将碳纳米管分散在聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚芳硫醚砜和聚乳酸(PLA)等材料中，可制备碳纳米管导热复合材料，主要应用微电子、办公用品、汽车工业和航空航天等领域。

利用碳纳米管具有优异的导热性能，将碳纳米管与壳聚糖等复合制备温敏水凝胶，在肿瘤热治疗等医疗卫生领域具有潜在的应用前景。

利用碳纳米管具有优异的导电性能，可制备抗静电或导电复合材料。碳纳米管中碳原子的P电子形成大范围的离域π键，共轭效应显著，表现出优异的导电性，电导率可达铜的1万倍。采用碳纳米管对高分子材料进行改性，在添加比例较低(≤10％)情况下，可制备具有体积电阻小的导电复合材料。如将碳纳米管添加在聚乙烯中和聚砜醚等材料中，可制备具有导电性能的高分子复合材料。与普通导电炭黑相比，具有添加比例小、导电效果好、力学性能保持率高等特点，在工业保温、家用电器、医疗器械、石油化工、电子电器等领域具有广泛的应用前景。

然而，聚乙烯的熔点超过110℃较高、聚砜醚的软化温度高于200℃，在50～60℃下无法塑形或形变。考虑安全问题，用于热敷治疗的医疗器械和医疗用品需要采用36V以下直流电源加热，为了到达良好的敷贴和提高热敷治疗效果，希望在50～60℃温度下可塑形的功能材料，目前尚未见诸报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服上述现有技术中存在的缺点与不足，提供一种PCL导电可塑形材料。本发明以PCL为主要材料，采用N-丁基苯磺酰胺对PCL进行增塑的同时实现对碳纳米管进行表面处理，选用酚类抗氧剂1010为热稳定剂，制得一种体积电阻小、在低温下可塑形的PCL导电复合功能材料，在热敷医疗器械、医用保温垫和电热毯等领域具有广泛的应用前景。

本发明的另一目的在于提供所述PCL导电可塑形材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种PCL导电可塑形材料，由以下按质量百分比计的物质组成：49％～98.4％的PCL、1％～30％增塑剂、0.5％～20％碳纳米管、0.1％～1％抗氧剂。

所述PCL优选分子量为30000～200000的聚己内酯，可以满足复合材料的力学性能要求。

所述碳纳米管是指直径为2～20nm的单壁或多壁碳纳米管。