[發明專利]一種聚乳酸改性二硫化鉬納米片層的制備方法

有效

• 申請號: 201510028312.8
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104559326B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 陳鵬鵬;聶王焰;周藝峰;梁霄
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C09C1/00
• 分類號: C09C1/00;C09C3/10;C09C3/08;C08G63/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 喬恒婷

一、技術領域

本發明涉及一種納米材料的改性方法，具體地說是一種聚乳酸改性二硫化鉬納米片層的制備方法，屬于納米材料技術領域。

二、背景技術

二硫化鉬是一類具有優異的力、熱和特殊電性質的二維層狀納米材料，可以采用機械或化學剝層技術形成類石墨烯結構的片層二硫化鉬。因為其具有優異的物理性質(熱學、電學、光學)，已經引起了人們繼石墨烯材料后又一廣泛的關注。較石墨烯而言，二硫化鉬不但具有石墨烯的熱力學性能，而且具有石墨烯不具有的能隙特性，在半導體材料領域擁有較大的潛在應用。

研究表明，少量二硫化鉬作為一種比表面積大的層狀半導體材料，引入聚合物基體后有望制備出加工性好的高分子基半導體材料；同時，少量二硫化鉬的引入還可在聚合物基體中形成交叉的網絡結構，有效地提高材料的熱力學性能。然而，二硫化鉬作為一種無機材料，在聚合物中不易均勻分散，因此利用有機物，尤其是聚合物改性二硫化鉬受到了格外的關注和重視，目前已成為新型材料領域研發的重點和熱點。二硫化鉬表面沒有可以進行化學反應的官能團，無法直接與聚合物進行共價接枝反應，因此在對二硫化鉬進行聚合物接枝改性前首先需要利用小分子對其進行表面官能團修飾。

聚乳酸具有良好的生物相容性和可生物降解性，是非常重要的石油基聚合物的替代物之一。在二硫化鉬表面進行聚乳酸修飾既可提高二硫化鉬片層材料的生物相容性，又可促進其在類似基體中的分散性。

三、發明內容

本發明旨在提供一種聚乳酸改性二硫化鉬納米片層的制備方法，所要解決的技術問題是通過對二硫化鉬表面進行官能團修飾后，以共價接枝的方式將聚乳酸修飾在其表面，在二硫化鉬表面引入聚乳酸分子鏈，使二硫化鉬具有良好的生物相容性，并能在聚乳酸等聚合物中有良好的分散性。

本發明聚乳酸接枝二硫化鉬復合材料的制備方法如下：

1)采用鋰插入剝離法向二硫化鉬片層之間插入鋰離子，然后分散于去離子水中，通過超聲振蕩對二硫化鉬進行剝離，得到單片層二硫化鉬，具體過程如下：

將1g二硫化鉬粉末與30mL1.6mol/L正丁基鋰的正己烷溶液(二硫化鉬與正丁基鋰質量比為1:3)加入到反應瓶中，100℃反應4h；反應結束后冷卻至室溫，反應液加入100mL正己烷中，在N₂氛圍中于室溫下磁力攪拌48h，真空抽濾并用正己烷洗滌，60℃干燥4h，最后分散至去離子水中超聲12h得到單片層二硫化鉬。

2)將單片層二硫化鉬與巰基乙胺加入去離子水中，室溫下超聲振蕩對單片層二硫化鉬進行表面官能團修飾，去離子水洗滌以除去未反應的巰基乙胺，干燥后得到表面修飾官能團的單片層二硫化鉬；單片層二硫化鉬在去離子水中的溶解濃度約為0.5-1mg/mL，鋰插入過程為不可控過程，鋰離子插入是為了剝離二硫化鉬，后期會將鋰離子全部取出。

3)將丙交酯與表面修飾官能團的單片層二硫化鉬按質量比1-5:1000的比例混合并加入到安瓿管中，以甲苯作為反應溶劑，隨后再加入催化劑，抽真空封管進行原位聚合反應；反應結束后進行冷卻，隨后用二氯甲烷洗滌以除去未與二硫化鉬共價結合的聚乳酸，得到聚乳酸接枝二硫化鉬復合物(簡稱為PLLA-MoS₂)。

步驟1)中超聲振蕩時間為12h。

步驟2)中巰基乙胺與單片層二硫化鉬的質量比為1:1，超聲振蕩時間為24h，干燥溫度為60℃。

步驟3)中所述催化劑為辛酸亞錫，丙交酯與催化劑的質量比為1000:1；原位聚合反應的反應溫度為160-170℃，反應時間為48h。

本發明首先對二硫化鉬表面進行官能化修飾，然后與丙交酯進行原位聚合反應，一步法制備聚乳酸改性的二硫化鉬納米片層。本發明方法制得的聚乳酸接枝二硫化鉬納米片層改善了二硫化鉬在聚合物中的分散情況，提高了二硫化鉬的生物相容性以及其與聚合物的相容性。

四、附圖說明

圖1為本發明制備的氨基化二硫化鉬的XPS譜圖。由圖1可看出，C-N特征峰(286.4eV)出現在氨基化二硫化鉬的C1s譜圖上，說明巰基乙胺成功修飾到二硫化鉬片層上。

圖2為本發明制備的PLLA-MoS₂復合物的FT-IR圖。由圖2可看出，PLLA-MoS₂復合材料在1735cm^-1處出現聚乳酸的羰基峰，1630cm^-1處出現酰胺的羰基峰，證明聚乳酸已成功的接枝到表面修飾了官能團的二硫化鉬單片層上。