[發(fā)明專利]一種具有離子和化學(xué)雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PLA基共混復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110948334.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN113817299B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王平;高尚;楊利;陳鑫亮;宋濤;凌嘉誠(chéng);葛倪林;丁運(yùn)生;馮紹杰;孫曉紅;劉超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08L67/02;C08K9/00;C08K3/04;C08G63/91
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 宋凌林

本發(fā)明公開一種具有離子和化學(xué)雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PLA基共混復(fù)合材料及制備方法，屬于高分子材料技術(shù)與科學(xué)領(lǐng)域，其特征在于各原料按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的配比為：PLA60％?64％；生物可降解聚酯彈性體20％?22％；三臂星形離子型擴(kuò)鏈劑2％?5％；離子聚合物4％?5％；多壁碳納米管3％?6％；抗水解劑2％?4％。首先通過將具有不同表面狀態(tài)的碳納米管和PLA、三臂星形離子型擴(kuò)鏈劑共混制備共混填料母粒，然后將母粒與生物可降解聚酯彈性體共混，使得碳管在動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)雙重作用下向熔體粘度較低的生物可降解聚酯彈性體遷移，從而在PLA與生物可降解聚酯彈性體界面處形成碳管的濃度梯度。本發(fā)明采用三臂星形離子型擴(kuò)鏈劑與離聚物復(fù)配，在提高共混組分相容性的同時(shí)，在共混復(fù)合材料基體中同時(shí)構(gòu)建化學(xué)交聯(lián)和離子交聯(lián)結(jié)構(gòu)，賦予材料較高的機(jī)械性能和介電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)與科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種改性聚乳酸材料，特別涉及一種高介電常數(shù)、高柔韌性同時(shí)兼具高強(qiáng)度的具有離子和化學(xué)雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PLA基共混復(fù)合材料及制備方法。

背景技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)電聚合物以及具有優(yōu)異介電性能的高分子介電材料逐漸引起人們的關(guān)注，并在電子信息行業(yè)廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)高分子介電材料及器件的廢棄對(duì)環(huán)境造成了極大的影響，因此如何制備環(huán)境友好型高分子介電材料是目前工業(yè)開發(fā)和科學(xué)研究的熱點(diǎn)。聚乳酸(PLA)因其源于自然而又歸于自然的特點(diǎn)，是科研和工業(yè)領(lǐng)域中替代傳統(tǒng)不可降解石油基材料的主要材料之一，但PLA材料較脆，且PLA自身導(dǎo)電性能較差，無法滿足高性能電子器件的應(yīng)用要求。目前常通過引入彈性體以提高其韌性，并通過物質(zhì)和非物質(zhì)摻雜等方法增強(qiáng)材料的電性能，但較差的相容性和界面相互作用，使得PLA材料在韌性提高的同時(shí)強(qiáng)度明顯降低，且目前通過摻雜提高PLA電性能的程度有限，同時(shí)穩(wěn)定性較差。CN109912949A公開了使用聚丁二酸丁二醇酯二元醇基聚氨酯預(yù)聚體改性增韌PLA的方法，專利CN104194294A公開了加入超支化三嗪改善PLA共混物組分之間界面相容性的方法，但上述專利對(duì)PLA機(jī)械性能提高程度有限，其中沖擊強(qiáng)度均未超過10kJ/m²，并且未涉及材料的電性能。CN102943315A公開了由炭黑、碳納米管、石墨烯、氣相納米碳纖維、硫化銅、硫化亞銅及碘化亞銅等導(dǎo)電填料制備的PLA導(dǎo)電纖維，但通過該專利制備的材料存在填料分散不均，復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度普遍較低的情況，并且上述材料的電性能主要由導(dǎo)電填料決定，而有關(guān)離子相互作用對(duì)材料電性能的影響并未涉及，同時(shí)填料和基體的相互作用、填料在基體中的分散狀態(tài)也無法調(diào)控。

因此，隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)峻和高分子材料科學(xué)的發(fā)展，一種高介電常數(shù)、高柔韌性且兼具高強(qiáng)度的具有離子和化學(xué)雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PLA基共混復(fù)合材料具有廣闊的前景。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明公開一種具有離子和化學(xué)雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PLA基共混復(fù)合材料及制備方法，屬于高分子材料技術(shù)與科學(xué)領(lǐng)域，其特征在于各原料按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的配比為：PLA60％-64％；生物可降解聚酯彈性體20％-22％；三臂星形離子型擴(kuò)鏈劑2％-5％；離子聚合物4％-5％；多壁碳納米管3％-6％；抗水解劑2％-4％。首先通過將具有不同表面狀態(tài)的碳納米管和PLA、三臂星形離子型擴(kuò)鏈劑共混制備共混填料母粒，然后將母粒與生物可降解聚酯彈性體共混，使得碳管在動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)雙重作用下向熔體粘度較低的生物可降解聚酯彈性體遷移，從而在PLA與生物可降解聚酯彈性體界面處形成碳管的濃度梯度。本發(fā)明采用三臂星形離子型擴(kuò)鏈劑與離聚物復(fù)配，在提高共混組分相容性的同時(shí)，在共混復(fù)合材料基體中同時(shí)構(gòu)建化學(xué)交聯(lián)和離子交聯(lián)結(jié)構(gòu)，賦予材料較高的機(jī)械性能和介電性能。

具體的方案如下：

一種具有離子和化學(xué)雙重交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PLA基共混復(fù)合材料，其特征在于，各原料按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的配比為：

PLA 60％-64％；

生物可降解聚酯彈性體20％-22％；所述生物可降解聚酯彈性體為聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚碳酸丙烯酯(PPC)等具有較高韌性的一種或幾種聚合物；