[发明专利]一种防静电可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防静电可生物降解的脂肪族‑芳香族共聚酯纳米复合材料及其制备方法，在酯化过程中，将羟基化改性碳纳米管与1，4‑丁二醇充分混合后，在体系中加入己二酸和对苯二甲酸进行原位聚合，最后缩聚反应得到防静电可生物降解的脂肪族‑芳香族共聚酯纳米复合材料。与现有技术中在聚酯加工过程中直接加入纳米填料进行共混的方法相比，本发明通过原位聚合的方式使得共聚酯在羟基化改性碳纳米管表面进行链增长，使得碳纳米管在共聚酯中获得纳米尺度级别的分散性。增强体添加量为0.5％‑5％纳米尺度级别分散的碳纳米管使得复合材料具有良好的抗静电和力学性能，同时其聚己二酸/对苯二甲酸/丁二醇共聚酯基体的可生物降解性能使其在环保可降解玩具、抗静电包装膜和其它一些领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种防静电可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来可生物降解塑料相关技术飞速发展，已有大量可生物降解塑料投入量产。常见的可生物降解塑料主要为可生物降解聚酯，如聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、聚乳酸、聚酯酸胺和聚已内酯/混合物、聚丁烯琥珀酸酯/已酸酯、聚羟基丁酸酯/戊酸酯、聚乙烯琥珀酸酯等。这些可生物降解塑料具有较好的延展性，被广泛使用在包装、一次性餐具和农用地膜等领域。但由于可生物降解塑料本身电阻率大、模量和强度较低极大的限制了其应用范围。为满足可生物降解塑料在对力学性能和电性能方面有较高需求的应用方向，以可生物降解塑料为基体，添加金属颗粒以及纳米碳材料为增强体的纳米复合材料引起了人们的关注。

碳纳米管作为一维纳米材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管的改性和应用研究在很长一段时间内成为了研究热点。随着碳纳米管及纳米材料研究，其被大量运用于制备高分子基复合材料，可以显著提高高分子材料的力学和电学性能。碳纳米管/高分子复合材料的制备关键之一在于碳纳米管在高分子基体中的良好分散，传统的机械共混方式很难使碳纳米管在基体中得到纳米尺度的分散，从而无法获得理想的力学性能和电导率。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种防静电可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯纳米复合材料，该材料与现有技术制备的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯纳米复合材料相比，具有更大的拉伸强度和电导率，其中电导率可达半导体范围，可以有效防止表面电荷积累。该材料可应用于环保可降解玩具、抗静电包装膜和其它一些领域。

本发明中，所述防静电可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯纳米复合材料，其高分子基体为聚己二酸/对苯二甲酸/丁二醇共聚酯，其增强体为羟基化改性碳纳米管。

其中，所述羟基化改性碳纳米管为短单壁碳纳米管、长单壁碳纳米管、短多壁碳纳米管、长多壁碳纳米管中的一种或多种混合物；优选地，为长单壁碳纳米管与长多壁碳纳米管的一种或任意比例混合物。

其中，所述短碳纳米管长度为1～5μm；优选地，为3～5μm。

其中，所述长碳纳米管长度为20～100μm；优选地，为80～100μm。

其中，所述羟基化改性碳纳米管和1，4-丁二醇的质量比为1：(12-207)；优选地，为1：(12-120)。

其中，所述羟基化改性碳纳米管的加入量为聚己二酸/对苯二甲酸/丁二醇共聚酯总质量的0.5％-5％；优选地，为3％-5％。

本发明中所述防静电可生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯纳米复合材料具有良好的拉伸性能、电学性能、降解性能等。

其中，所述拉伸性能主要体现在拉伸强度上，所述拉伸强度为26-29MPa；优选地，为26MPa、27MPa、29MPa。