[發(fā)明專利]超韌耐熱導(dǎo)電的聚乳酸/彈性體/碳納米粒子復(fù)合材料或制品及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610548048.5
• 申請(qǐng)日: 2016-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN106189131B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白紅偉;傅強(qiáng);劉慧麗;張琴;陳楓;王珂;鄧華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08L87/00;C08K3/04
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超韌耐熱導(dǎo)電的聚乳酸/彈性體/碳納米粒子復(fù)合材料或制品及其制備方法。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)以來，高分子材料以其質(zhì)輕、價(jià)廉、柔韌性好等優(yōu)異特性，在國民經(jīng)濟(jì)各部門和人們生活的各個(gè)方面均得到了廣泛應(yīng)用，然而以石化資源為合成原料的高分子材料在被大量生產(chǎn)和消費(fèi)的同時(shí)也帶來了兩大嚴(yán)重問題：有限的石油資源被大量消耗和大量難以降解的廢棄高分子材料對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。因此，以可再生資源為原料、可生物降解高分子材料的開發(fā)成為近年來的研究與應(yīng)用發(fā)展熱點(diǎn)。

聚乳酸(PLA)是一種生物基、可生物降解的綠色高分子，可以玉米等植物資源為合成原料來制備，具有生物相容性好、力學(xué)強(qiáng)度高、透明性優(yōu)、易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為本世紀(jì)最具發(fā)展前景的一種可生物降解高分子材料。但是，PLA的脆性很大，其拉伸斷裂伸長(zhǎng)率只有5％左右，缺口沖擊強(qiáng)度僅為2kJ/m²；此外，作為一種結(jié)晶聚合物，PLA的結(jié)晶速度非常慢，采用注射成型等普通熔融加工方法制得的制品往往呈非晶態(tài)，導(dǎo)致制品的耐熱性受制于其低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(55-60℃)，耐熱性很差，熱變形溫度通常只有50-55℃左右。這些缺點(diǎn)極大地限制了PLA作為通用塑料和工程塑料替代傳統(tǒng)石油基高分子材料在汽車工業(yè)、電子電器等對(duì)韌性和耐熱性要求較高場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用。

與彈性體(或柔韌性聚合物)物理共混是改善PLA韌性的一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法。然而，由于PLA與絕大多數(shù)彈性體的熱力學(xué)相容性都很差，組成共混物時(shí)其界面相互作用很弱，從而使得彈性體對(duì)PLA基體的增韌作用得不到充分發(fā)揮。例如在聚己內(nèi)酯(PCL)增韌PLA的體系中，由于PLA與PCL的界面相互作用很弱，即使PCL的添加量達(dá)到20wt％也僅能使PLA的缺口沖擊強(qiáng)度從2.2kJ/m²提升到5.2kJ/m²(ACS Appl.Mater.Interfaces，2012，4，897-905)。因此，提高PLA與彈性體的界面相互作用力是提高增韌效率的關(guān)鍵。有文獻(xiàn)報(bào)道，在聚合物共混物中引入碳納米粒子可制備高性能聚合物復(fù)合材料。因?yàn)橐氲奶技{米管、石墨烯等碳納米粒子可選擇性地分散在共混物的相界面上并且貫穿于兩相界面，使共混物的相界面強(qiáng)度得到顯著提高(Polymer，2013，54，464-471)，進(jìn)而獲得優(yōu)良的增韌或增強(qiáng)效果。例如，在聚丙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物(PP/EVA)中引入2.0wt％的改性碳納米管就可以使PP/EVA共混物的缺口沖擊強(qiáng)度由原本的10.2kJ/m²提高到63.2kJ/m²(Polymer，2009，50，3072-3078)。然而，遺憾的是，由于熱力學(xué)原因，未改性的碳納米粒子很難穩(wěn)定地分布在共混物的相界面處，其在熔融共混過程中，更傾向于從一相遷移到與其相互作用更強(qiáng)的另一相，即仍然會(huì)選擇性地分散在共混物的某一相中。雖然，人們發(fā)現(xiàn)通過對(duì)碳納米粒子進(jìn)行化學(xué)或物理改性可以實(shí)現(xiàn)其在共混物相界面上的穩(wěn)定分布(Polymer，2013，54，6165-6176；Biomacromolecules，2009，10，417-424)。但是，對(duì)碳納米粒子進(jìn)行改性不僅導(dǎo)致過程繁瑣復(fù)雜，還因?yàn)樵诟男詴r(shí)使用強(qiáng)氧化劑來引入活性官能團(tuán)的過程會(huì)不可避免地給碳納米粒子表面造成諸多缺陷，從而引起其力學(xué)、導(dǎo)電性能的惡化。另一方面，直接采用彈性體和碳納米粒子增韌PLA因無法同時(shí)有效改善PLA的結(jié)晶速率，使得加工成型制品中PLA基體仍呈非晶態(tài)，制品的耐熱性依舊很差。因此，如何尋求一條有效途徑，以在實(shí)現(xiàn)彈性體和碳納米粒子高效增韌PLA的同時(shí)，大幅加快PLA基體的結(jié)晶速率，獲得兼具超韌、耐熱、導(dǎo)電的PLA復(fù)合材料或制品已成為一個(gè)亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，首先提供一種超韌耐熱導(dǎo)電的聚乳酸/彈性體/碳納米粒子復(fù)合材料或制品的制備方法。

本發(fā)明的另一目的是提供一種上述方法制備的超韌耐熱導(dǎo)電的聚乳酸/彈性體/碳納米粒子復(fù)合材料或制品。