[發明專利]一種導電聚乳酸復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211631154.1
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN116082810A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 夏木建;羅啟欣;楊志列;陳怡;鄭健文;李年蓮;劉愛輝;王正軍;姜海林;朱雨富
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/12;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/04;C08K3/08;C08K3/22;B33Y70/10;B33Y10/00;H01B1/24;H01B1/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種導電聚乳酸復合材料及其制備方法，導電聚乳酸復合材料的原料包括聚乳酸和表面負載納米氧化鋅、銅粒子和銀粒子的經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯，制備方法為：先制備表面負載納米氧化鋅、銅粒子和銀粒子的經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯，再將其加入液體的聚乳酸中，攪拌混合再進行擠出水冷凝固成形和熔融沉積成型，即得導電聚乳酸復合材料。本發明采用納米Zn對經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯、銅離子和銀離子進行原位還原反應，再利用經硅烷偶聯劑修飾且帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯與聚乳酸的羰基之間的加成反應形成較強的化學鍵結合，制得聚乳酸復合材料導電性優異。

技術領域

本發明涉及一種導電材料及其制備方法，尤其涉及一種導電聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會快速發展，人們對功能性產品的需求日益增漲，尤其是具有新型導電功能的高分子產品，如，可穿戴式傳感電子器件，形狀記憶器件等導電功能構件。熔融沉積成型工藝為復雜結構功能型高分子器件的制造提供了技術支撐，但因缺乏相應的專用導電型原料材，導致難以直接賦予上述構件導電功能，故熔融沉積成型功能構件已成為當前該領域亟需解決的科學技術難題。目前，現有技術主要嘗試在聚乳酸中添加不同的纖維和顆粒填料，以實現對聚乳酸材料性能的增強或新功能的開發。如通過機械混合方式獲得了碳納米管、聚乳酸以及有機硅彈性體的復合材料材料作為功能型原料材。但成型過程中因材料物性差異，因機械混合的復合材料難以有效保證各混合物相的均勻性及結合強度，導致成型零件導電型不均勻及性能各異，且不易控制；同時，經離散分布的強化相分散在聚乳酸基體上，無法保證導電的穩定性和連續性。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種具有優異的導電性的聚乳酸復合材料，并且，本發明還提供了該導電聚乳酸復合材料的制備方法。

技術方案：本發明所述的導電聚乳酸復合材料，原料包括聚乳酸和表面負載納米氧化鋅、銅粒子和銀粒子的經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯。

進一步地，所述聚乳酸和表面負載納米氧化鋅、銅粒子和銀粒子的經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯的質量比為10:1-20:1，所述硅烷偶聯劑為KH560、KH570中一種或多種，所述鹵代烷烴支鏈為R-CH₂-Br、R-CH₂-Cl中一種或多種。

本發明所述的導電聚乳酸復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯加入水中超聲分散形成氧化石墨烯溶液，待分散均勻后，加入硝酸銅溶液和硝酸銀溶液，加熱分散，得混合溶液；

(2)加入納米Zn粉末至混合溶液中，攪拌反應，結束后過濾干燥，即得表面負載納米氧化鋅、銅粒子和銀粒子的經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯；

(3)將步驟(2)得到的表面負載納米氧化鋅、銅粒子和銀粒子的經硅烷偶聯劑修飾的帶有鹵代烷烴支鏈的氧化石墨烯加入液態的聚乳酸中，攪拌混合，再進行擠出水冷凝固成形，即得，聚乳酸復合材料棒狀絲材；

(4)將聚乳酸復合材料棒狀絲材裝入熔融沉積成型機，導入導電構件的三維數據模型，設定成型工藝參數，對導電構件進行熔融沉積成型，即得。

進一步地，步驟(1)中，所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1-0.8mol/L，硝酸銅溶液的濃度為0.02-0.08mol/L，硝酸銀溶液的濃度為0.01-0.04mol/L，氧化石墨烯溶液、硝酸銅溶液和硝酸銀溶液的體積比為3:1:1～8:1:1；加熱分散的溫度為80-100℃。

進一步地，步驟(2)中，所述納米Zn粉末的質量為10-40g，納米Zn粉末的粒徑為10-100nm，所述攪拌反應的條件為：溫度為50-70℃，時間為20-60min；干燥的溫度為80-110℃。