一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域的一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料及制备方法。本发明专利技术的一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料，包含共混的以下组分：聚乳酸、聚乙烯、改性碳纳米管导电粉末、抗氧化剂；其中，以聚乳酸和聚乙烯总重为100重量份数计，所述改性碳纳米管导电粉末为0.5～10份；还可以包含抗氧化剂；所述改性碳纳米管导电粉末是指外壁附有修饰层的碳纳米管。本发明专利技术的方法将聚乙烯作为分散相加入聚乳酸，以经过表面活性剂改性得到的改性碳纳米管导电粉末作为相容剂和导电填料，将聚乳酸、聚乙烯与改性碳纳米管导电粉末三者进行熔融共混，制备得到聚乳酸/聚乙烯导电复合材料。所得到的复合材料具有良好的力学性能和加工性而且电性能显著提高。该方法简单易行，可实现连续大量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，更进一步说，是涉及。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是一种具有较好的力学性能、加工性能和生物相容性的高分子材料，其合成原料来源于天然的可再生资源一淀粉发酵，摆脱了对不可再生石油资源的依赖，被认为是最有发展前途的绿色无污染塑料。聚乳酸在薄膜、容器、纺织、包装材料等通用材料领域以及生物医学工程方面如药物缓释材料、骨手术材料等领域都具有良好的应用前景。但聚乳酸材料本身属于绝缘材料，并存在脆性大、抗冲击性能差、耐热变形温度低和高气体渗透性等问题，这在一定程度上影响了聚乳酸的广泛应用。因此，为了扩大聚乳酸的使用范围，可采用添加聚烯烃、共混掺杂导电填料等方法对其进行增韧改性并赋予其导电的性能，改善其使用性能。聚乙烯是一种应用广泛的热塑性材料，主要包括低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。聚乙烯具有高韧性、良好的化学稳定性和具有快速结晶能力。将聚乙烯作为分散相加入聚乳酸能够改善其韧性，并且其加工性能也能得以保持或提高，有助于获得综合性能优良的复合材料。但作为非极性材料的聚乙烯与极性聚乳酸相容性较差，在聚乳酸基体中不易分散均匀。因此，相容性问题是聚乳酸/聚乙烯共混体系中的关键问题。中国专利申请CN101402786B公开了一种增韧聚乙烯-聚乳酸组合物的制备方法，在共混体系中加入了一种共聚物抗冲改性剂提高两相相容性。中国专利申请CN102321354A则公开了以乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或一种以上组合作为相容剂的聚乳酸/聚乙烯复合材料体系。一般来说，合成相容剂的工艺繁琐且条件控制较难，因此采用更为简单的方法提高聚乳酸/聚乙烯两相体系相容性更具有实用价值。有研究报道，一些经过表面修饰的纳米粒子在不相容的高分子共混体系可以起到增容的作用，同时还能够发挥自身的纳米增强效应提高共混体系的力学强度。碳纳米管是所谓的“分子纤维”，具有纳米级的结构和较大的长径比，以及超强的力学性能、电学性能、高温抗氧化性、热学稳定性、光学性能、磁学和电磁性质、化学和电化学性质等等。将碳纳米管引入聚乳酸/聚乙烯体系，是改善体系中相容性问题的一个可能途径。中国专利申请CN101613521A公开了将聚己内酯、聚乳酸和碳纳米管三相共混制备生物可降解高分子导电合金材料的制备方法。中国专利申请CN101413154A提供了一种CNTs/PP/PLA复合纤维的制备方法，该方法生产的复合纤维可纺性好，成纤强度高，并具有可控导电、导热、抗静电和生物降解的特性。但是，在制备含有碳纳米管的共混复合材料时所面临的问题之一就是碳纳米管的严重团聚，由于碳纳米管有巨大的表面能使得管与管之间有较强的吸附作用，大大降低了碳纳米管增强材料性能的表现。而太复杂的改性过程往往又意味着生产效率的降低和成本的增加。而目前能够进行工业化生产的聚乳酸/聚乙烯复合材料并未见报道。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了。本专利技术的方法通过碳纳米管和聚乙烯的加入提高聚乳酸材料的综合性能，在对复合材料体系进行增容增强的同时赋予复合材料抗静电和导电的性能。本专利技术的方法将聚乙烯作为分散相加入聚乳酸，以经过表面活性剂改性得到的改性碳纳米管导电粉末作为相容剂和导电填料，将聚乳酸、聚乙烯与改性碳纳米管导电粉末三者进行熔融共混，制备得到聚乳酸/聚乙烯导电复合材料。所得到的复合材料具有良好的力学性能和加工性而且电性能显著提高。本专利技术目的之一是提供一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料，包含有共混的以下组分:聚乳酸、聚乙烯、改性碳纳米管导电粉末；其中，以聚乳酸和聚乙烯总重为100重量份数计，所述改性碳纳米管导电粉末为0.5?10份，优选1?5份。其中，所述聚乳酸和聚乙烯的重量比范围为(90?50): (10?50)，优选为(70 ?50): (30 ?50)；所述聚乳酸为现有技术中已有的各种聚乳酸树脂，具体可为重均分子量100, 000?250,000的聚乳酸树脂，可选自左旋聚乳酸、右旋聚乳酸中的至少一种，其中优选左旋聚乳酸的熔融温度为150?170°C，分子量10万?25万，熔融指数2?30g/min，光学纯度>98%;优选所述右旋聚乳酸的熔融温度为200?210°C，分子量10万?25万，熔融指数10?20g/min，光学纯度>98%。所述聚乙烯选自现有技术中已有的各种聚乙烯树脂，主要包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种。所述聚乙烯的熔融指数可为0.02?lg/10min，优选 0.04 ?0.92g/10min。优选地，所述聚乳酸/聚乙烯导电复合材料还可包含抗氧化剂；所述抗氧化剂可选自现有技术中塑料加工常用的抗氧化剂，优选四季戊四醇酯、四季戊四醇酯、三(2，4- 二叔丁基)亚磷酸苯酯、β -(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1，3三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、烷基化多酚中的至少一种；抗氧化剂的用量也为通常用量，优选以所述聚乳酸和聚乙烯总重量份数为100重量份计，其用量为0.03?0.1重量份，优选为0.03?0.05重量份。所述改性碳纳米管导电粉末是指外壁附有修饰层的碳纳米管，所述修饰层为表面活性剂；其中所述修饰层(即表面活性剂)的重量占改性碳纳米管导电粉末总重量的8 %?40 %，优选10 %?30 %，更优选10?20 %。所述修饰层重量百分比通过热失重分析结果计算得出。其中所述改性碳纳米管导电粉末中碳纳米管外壁修饰层厚度一般为2?10nm，优选2?5nm。所述修饰层厚度由通过扫描电镜测得的改性前后碳纳米管平均直径相减得出，属于估算平均值。所述碳纳米管为现有技术中已有的各种碳纳米管，可选自单壁、双壁或多壁碳纳米管中的至少一种，其长径比不限。所述修饰层的表面活性剂可选自聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙二醇中的至少一种；其中，优选十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵。所述改性碳纳米管导电粉末可由包括以下步骤的制备方法制得:将所述碳纳米管和所述表面活性剂加入水中搅拌均匀(可以先将碳纳米管加入水中磁力搅拌约5?lOmin,再向其中加入表面活性剂后继续搅拌约10?30min);将得到的混合液超声均化处理，得到碳纳米管分散液；再将得到的所述碳纳米管分散液进行离心、洗涤和干燥处理，得到所述改性碳纳米管导电粉末。其中，所述碳纳米管和表面活性剂的重量比为1: (0.2?5)，优选为1: (1?3)。本专利技术的碳纳米管/聚乳酸导电复合材料中，还可以根据实际需要添加其他的本领域常用的助剂，如:相容剂、成核剂、阻燃剂、紫外线吸收剂等，其用量也为通常用量。本专利技术的目的之二是提供一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料的制备方法。所述制备方法包括:将包含所述聚乳酸、所述聚乙烯和所述改性碳纳米管导电粉末在内的各组分按所述重量份数混合均匀后熔融共混造粒，制得所述聚乳酸/聚乙烯导电复合材料。具体可为将所述各组分加入混合机混合均匀，将所得混合物加入螺杆挤出机中挤出造粒，即制得所述聚乳酸/聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料，包含共混的以下组分：聚乳酸、聚乙烯、改性碳纳米管导电粉末；其中，以聚乳酸和聚乙烯总重为100重量份数计，所述改性碳纳米管导电粉末为0.5～10份；其中，所述聚乳酸和聚乙烯的重量比范围为(90～50)：(10～50)，优选为(70～50)：(30～50)；所述聚乳酸为重均分子量为100,000～250,000的聚乳酸树脂，选自左旋聚乳酸、右旋聚乳酸中的至少一种；所述改性碳纳米管导电粉末是指外壁附有修饰层的碳纳米管，所述修饰层为表面活性剂；其中，所述修饰层重量占改性碳纳米管导电粉末总重量的8～40％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，张师军，张丽英，权慧，刘建叶，初立秋，郭鹏，邹浩，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11