[发明专利]一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜及其制法

说明书

本发明涉聚乳酸材料技术领域，且公开了一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，包括以下配方原料及组分：氨基‑羧基化碳纳米管、DL‑丙交酯、催化剂、聚乙二醇、聚乙烯醇。该一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，赖氨酸中的氨基与碳纳米管的酰氯基团反应，生成具有高化学活性的氨基‑羧基化碳纳米管，聚乙烯醇通过氢键网络，完全包覆住碳纳米管，聚乙二醇与聚乙烯醇分子链物理交联，聚乙二醇与DL‑丙交酯反应，形成聚乙二醇‑聚乳酸嵌段共聚物，通过化学键的结合，使氨基‑羧基化碳纳米管与聚乳酸具有非常好的相容性，均匀分散在聚乳酸薄膜材料中，赋予了薄膜材料优异的导热和导电性能。

技术领域

本发明涉聚乳酸材料技术领域，具体为一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜及其制法。

背景技术

聚乳酸是以乳酸分子之间脱水缩合进而聚合得到的聚合物，其原料来源充分并且可以再生，同时聚乳酸的生产过程污染很小，聚乳酸产品可以被生物降解成水和二氧化碳，在自然界中实现循环，因此是聚乳酸是一种理想的绿色高分子材料，聚乳酸的热稳定性良好，加工温度在170-230℃之间，有好的抗溶剂性，可以用挤压、注射吹塑、双轴拉伸等多种方式进行加工，具有良好的生物降解性，生物相容性、耐热性能等优点，聚乳酸应用十分广泛，可以应用于塑料制品、食品包装、工业及民用布等领域，产品主要有卫生用品、农用织物和室外防紫外线织物等。

但是聚乳酸导热系数较低，并且本征电阻率较高，导致聚乳酸产品的导热性能和导电性能较差，限制了聚乳酸的实用性和应用领域，碳纳米管是一种一维的纳米材料，具有优异的力学性能和电学性能，自身导电系数和导电系数很高，可以作为填料加入聚合物材料中，提高材料的导热和导电性能，但是碳纳米管尺寸很小、比表面积大，在聚乳酸材料中分散性不好，很容易发生聚集和团聚，并且碳纳米管具有很高的惰性，与聚乳酸的相容性很差，分散不均匀的碳纳米管会严重影响聚乳酸材料的韧性、拉伸强度等机械性能。

(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的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜及其制法，解决了聚乳酸材料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的分散性和相容性很差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-3份氨基-羧基化碳纳米管、58-72份DL-丙交酯、1-3份催化剂、24-30份聚乙二醇、2-6份聚乙烯醇。

优选的，所述催化剂为辛酸亚锡。

优选的，所述氨基-羧基化碳纳米管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液，两者体积比为2-3:1，加入碳纳米管，将溶液在超声处理仪中，进行超声分散均匀后，将溶液加热至60-80℃，匀速搅拌反应4-6h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物直至中性，制备得到酸化碳纳米管；

(2)向反应瓶加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和酸化碳纳米管，将溶液超声分散均匀后，再加入2-溴丙烯酸、缩合剂2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐和催化剂4-二甲氨基吡啶，将溶液加热至60-80℃，匀速搅拌反应18-24h，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；

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和羧基化碳纳米管，超声分散均匀后加入酰氯化试剂氯化亚砜，将反应瓶置于油浴锅中，加热至160-190℃，匀速搅拌反应30-40h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到酰氯化碳纳米管。