[发明专利]一种功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜及制法

说明书

本发明涉及聚氯乙烯技术领域，且公开了一种功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜，羧基化碳纳米管与环氧氯丙烷反应，得到环氧化碳纳米管，其与聚乙烯醇缩丁醛反应，得到聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管，其与六亚甲基二异氰酸酯反应，得到异氰酸酯化聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管，进一步与2,5‑二溴噻吩‑3,4‑二胺反应，得到二溴噻吩基聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管，将其与聚氯乙烯共混，得到功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜，通过结合碳纳米管、二溴噻吩以及聚乙烯醇缩丁醛的共同作用，有效地增强了复合聚氯乙烯薄膜的韧性和抗菌性能。

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯技术领域，具体为一种功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜及制法。

背景技术

聚氯乙烯是一种无定型结构的白色粉末，曾经是世界上产量最大的通用性塑料，应用非常广泛，而在当今快节奏的生活方式中，聚氯乙烯更是扮演着极其重要的角色，并为人们的生活带来了极大的便利，其中以聚氯乙烯膜为代表的包装材料更是其中的佼佼者，但是传统的聚氯乙烯基体本身的韧性较差，难以承受较大的应力，而且聚氯乙烯本身的抗菌性能也较差，无法满足保鲜膜等抗菌要求较高的特殊领域中，这些缺点也导致了聚氯乙烯的发展受到了较大程度的限制，因此需要对聚氯乙烯进行改性，解决其韧性较差以及抗菌性能不强的问题。

碳纳米管是一种具有特殊管状结构的一维量子材料，具有优异的力学、电学以及化学活性，在聚合物填充领域具有不可代替的作用，并在近年来得到了快速的发展，CN109777007A、CN104437109A等中国专利中公开了一种将碳纳米管填充进聚氯乙烯中，形成拉伸强度较高，抗静电性能较强的复合型材料，但是大多数这类专利中都没有对碳纳米管进行改性，仅仅是简单的将两项进行物理共混，没有解决碳纳米管的分散性问题，同时也没有对碳纳米管进行功能性增强，导致实际上的改性效果不佳，因此需要对碳纳米管进行改性，可以通过化学键的连接方式，在碳纳米管的表面共价接枝具有抗菌功能性的二溴噻吩等官能团，进一步增强碳纳米管的功能性，降低其在有机高分子材料领域的应用难度。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜及制法，解决了聚氯乙烯膜韧性较差和抗菌性能不强的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜，所述功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜的制备方法包括以下步骤：

(1)向反应器中加入甲苯溶剂、羧基化碳纳米管和碘化钾，超声分散至完全溶解后，继续加入环氧氯丙烷，混合均匀后转移至油浴锅中，在90-110℃下反应12-24h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到环氧化碳纳米管；

(2)向转矩流变仪中加入环氧化碳纳米管和聚乙烯醇缩丁醛，设置转速为60-80rpm，进行反应，反应结束后洗涤并干燥，得到聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管；

(3)向反应器中加入丙酮溶剂和聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管，超声分散30-60min，继续加入六亚甲基二异氰酸酯，搅拌混合均匀后转移至油浴锅中，在50-70℃下搅拌反应2-8h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管；

(4)向反应器中加入四氢呋喃溶剂和异氰酸酯化聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管，超声分散均匀后，继续加入2,5-二溴噻吩-3,4-二胺(C₄H₄Br₂N₂S)和二月桂酸二丁基锡，混合均匀后转移至油浴锅中，在60-80℃下反应4-12h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到二溴噻吩基聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管；

(5)向高速搅拌机中加入聚氯乙烯、二溴噻吩基聚乙烯醇缩丁醛改性碳纳米管、质量份数为1-3份的润滑剂滑石粉和质量分数为4-8份的邻苯二甲酸丁苄酯，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，再通过吹膜机吹塑成膜，得到功能性碳纳米管抗菌改性聚氯乙烯复合膜。