[發(fā)明專利]一種聚乳酸/碳纖維復合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010609464.4
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102532832A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳珍明
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/02;C08K7/06;C08K3/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高抗沖和導電的聚乳酸/碳纖維復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過化學合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸，其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護環(huán)境非常有利，是公認的環(huán)境友好材料。聚乳酸適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛?？捎糜诩庸墓I(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業(yè)及民用布，進而加工成農(nóng)用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場前景十分看好。

目前，聚乳酸的主要用途集中在醫(yī)藥領(lǐng)域如一次性輸液用具、免拆型手術(shù)縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。在工程塑料應用領(lǐng)域由于其相對較高的成本(高于聚丙烯、聚乙烯等常見聚烯烴)和相對較差的沖擊韌性大大限制了他的應用。然而，作為一種環(huán)境友好型材料，他的更大范圍的應用是大勢所趨，因此，降低生產(chǎn)成本、提高韌性成了拓展聚乳酸應用的突破口。

碳纖維是含碳量高于90％的無機高分子纖維，是由有機纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種力學性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500MPa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為23000～43000MPa亦高于鋼。材料的比強度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景，綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優(yōu)異性能，不少人預料，人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。未經(jīng)表面處理的碳纖維具有表面光滑，表面活性低、表面張力低，比表面積小，缺乏有化學反應活性的官能團，從而與聚合物尤其是極性聚合物如聚酯等浸潤性能差，直接影響復合材料的力學性能，因此，表面處理是碳纖維應用工藝的一個重要工序。

近年來對碳纖維表面進行改性處理，改善碳纖維與基體樹脂之間的粘結(jié)強度，以充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異力學性能，一直是人們關(guān)注的問題。目前常用的表面處理方法，都是在碳纖維表面發(fā)生一系列物理化學反應，增加其表面形貌的復雜性和極性基團的含量，從而提高碳纖維與基體樹脂的界面性能，實現(xiàn)提高復合材料整體力學性能的最終目的。常見的碳纖維表面處理的方法有氣相氧化法、液相氧化法、陽極氧化法、等離子氧化法和表面涂層改性法等。到目前為止，關(guān)于聚乳酸-碳纖維復合材料至今尚無報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高抗沖和導電的聚乳酸/碳纖維復合材料。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述聚乳酸/碳纖維復合材料的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種高抗沖和導電的聚乳酸/碳纖維復合材料，該復合材料包括以下組分和重量份數(shù)：

聚乳酸???????50-95，

改性碳纖維???5-50，

抗氧劑???????0.05-1，

光穩(wěn)定劑?????0.05-1。

所述的聚乳酸選自左旋聚乳酸、右旋聚乳酸或混旋聚乳酸中的一種。

所述的改性碳纖維是由下列方法制備得到的：將1份碳纖維和5～50份的氧化劑溶液混合，溫度為30～90℃條件下，超聲處理30～240min后，用去離子水沖洗3～5次，60～150℃于真空烘箱干燥24-48h。

所述的氧化劑溶液選自硫酸、硝酸或高氯酸中的一種或幾種的混合溶液。

所述的碳纖維為短切碳纖維，選自聚丙烯腈碳纖維或瀝青碳纖維中的一種，直徑1～100μm，長度1～10mm。

所述的抗氧劑選自抗氧劑168(三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)、抗氧劑264(2-叔丁基-4-甲基苯酚)、抗氧劑300(4，4′-硫代雙(6-叔丁基間甲酚))、抗氧劑565(4-硝基-2，6-二叔丁基苯酚)、抗氧劑1010(四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)或抗氧劑1076(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)等中的一種或幾種的混合物。