[发明专利]一种高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料及其制法

说明书

本发明涉及聚乳酸技术领域，且公开了一种高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料，包括以下配方原料及组分：碳纳米管接枝壳聚糖、DL‑丙交酯、辛酸亚锡。该一种高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料，酰氯化碳纳米管活泼的酰氯基团再与壳聚糖的羟基反应，得到化学共价接枝的壳聚糖，再使用辛酸亚锡为催化剂，使DL‑丙交酯进行开环，与壳聚糖的氨基和羟基进行共聚反应，通过共价键修饰的作用下，改善了碳纳米管与聚乳酸的相容性，分散均匀的碳纳米管赋予了聚乳酸材料优异的导电和导热性能，壳聚糖通过缩合反应进入到聚乳酸的分子链中，当壳聚糖生物降解时，会破坏聚乳酸的分子链，加速材料的降解过程。

技术领域

本发明涉及聚乳酸技术领域，具体为一种高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料及其制法。

背景技术

导电材料是指用于输送和传导电流的材料，可以分为良导体材料和高电阻材料，在电工领域应用中，要求导电材料具有电导率高、机械性能良好、易加工、耐腐蚀，化学稳定性高等优点。

聚乳酸是一种性能优良的生物质高分子材料，力学性能良好、生物相容性优异，易加工，是一种是最有发展潜力的绿色高分子材料，广泛应用于薄膜材料、包装材料，药物缓释材料、骨手术材料等方面，聚乳酸材料属于可生物降解材料，在自然环境中可以被分解为水和二氧化碳，实现在自然环境中的循环，不会造成环境污染，利用聚乳酸开发可生物降解的高分子材料是解决环境污染问题的有效方法之一，但是聚乳酸本征电阻率很高，属于绝缘材料，并且自身的导热性能很大，大大限制了聚乳酸材料的实用性和应用范围，碳纳米管是一维纳米材料，具有优异的力学、电学和化学性能，导电率和导热系数很高，可以作为填料增强聚乳酸材料的导电和导热性能，但是碳纳米管与聚乳酸的相容性很差，通过物理共混或者机械搅拌的方式，会使碳纳米管在聚乳酸中分散不均匀，会严重影响聚乳酸材料的韧性和强度等机械性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料及其制法，解决纳米聚乳酸材料的导热性能和导电性能较差的问题，同时解决了碳纳米管与聚乳酸相容性很差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：12-24份碳纳米管接枝壳聚糖、75-85份DL-丙交酯、1-3份辛酸亚锡。

优选的，所述碳纳米管接枝壳聚糖制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶剂，两者体积比为2.5-3.5:1再加入碳纳米管，超声分散均匀后，将反应瓶置于油浴锅中，加热至50-70℃，匀速搅拌反应5-10h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到羧基化碳纳米管。

(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂和羧基化碳纳米管，超声分散均匀后加入氯化亚砜，将反应瓶置于油浴锅中，加热至60-90℃，匀速搅拌反应10-18h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到酰氯碳纳米管。

(3)向反应瓶中加入乙醇溶剂和壳聚糖，缓慢滴加冰醋酸，匀速搅拌直至壳聚糖溶解，再加入酰氯碳纳米管，置于油浴锅中，加热至70-90℃，匀速搅拌反应15-25h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到碳纳米管接枝壳聚糖。

优选的，所述羧基化碳纳米管和氯化亚砜的质量比为1:30-50。

优选的，所述冰醋酸的质量分数≥99.8％，壳聚糖和酰氯碳纳米管的质量比为15-25:1。

优选的，所述高导热导电型的碳纳米管改性聚乳酸材料制备得到包括以下步骤：