【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，属于生物可降解泡沫材料和电磁屏蔽材料制备领域。
技术介绍
1、聚合物泡沫由于质轻、比强度高、且具隔热、吸声等功能特性而广泛应用于建筑、包装、运输和电子电器等领域。目前常用的聚合物泡沫多以石油基聚合物为基体材料，然而，由于降解和回收困难，其过度使用带来了一系列石油化工能源危机及生态环境问题。为实现绿色可持续经济发展，生物可降解聚合物泡沫的研究引起了广泛的关注，以期能够在不同领域代替石油基聚合物泡沫材料。电磁屏蔽材料是一类可屏蔽电磁波、有效减少电磁污染的功能性材料，其中聚合物类电磁屏蔽泡沫材料由于具有低密度、易加工、耐腐蚀等优势有望替代传统金属基电磁屏蔽材料。
2、由聚左旋乳酸（plla）和聚右旋乳酸（pdla）共混形成的立构复合晶（sc晶）的熔点较其同质晶高约50℃，具有更高的热稳定性及机械性能，对pla的部分性能缺陷有明显的改进作用。作为天然纤维素的最小物理结构单元，纤维素纳米晶具有许多优良特性，如可再生、可生物降解和力学性能优异等优点，其表面还存在大量反应活性官能团，适合进行多功能修饰和负载，且可作为增强骨架，在高性能纳米复合材料的构筑中显示出巨大的应用前景，是石化产品的重要绿色替代资源。
3、碳纳米管（cnts）可看作是由石墨烯片层绕中心轴按一定的角度卷曲而成的管状物，具有较大长径比，且其机械性能及电性能优异，近年来以成为应用最多的导电填料。为了实现产品的高效电磁屏蔽效应，聚合物中常需添加大量填料来形成完善的屏蔽网络，而这通常会导致材
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特点是，基于表面化学作用，以碳纳米管水溶液为前驱体，以纤维素纳米晶为结构支撑单元，在聚右旋乳酸表面构筑杂化网络结构，随后将聚左旋乳酸与其进行熔融共混，制备包覆有立构复合晶导电/增强网络的立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料；在此基础上，将复合材料进行超临界co2发泡，利用高熔点的立构晶维持发泡过程中导电/增强网络的完整性，获得高强度、高效电磁屏蔽性能的聚乳酸微孔泡沫，可作为电磁防护材料。
2、本专利技术目的技术方案是，一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，具体按照以下步骤实施：
3、(1) 聚右旋乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料的制备；
4、(2) 立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料的制备；
5、(3) 立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合泡沫的制备。
6、进一步的，步骤(1)包括：基于表面化学作用，首先配制一定浓度的碳纳米管水分散液，加入一定量的纤维素纳米晶，超声分散混合均匀，采用皮克林乳液法，将碳纳米管/纤维素纳米晶水分散液与一定浓度的聚右旋乳酸的二氯甲烷溶液进行混合，得到一定油/水比的混合液，利用乳化机在一定条件下将混合液进行乳化分散，随后将其真空抽滤并置于一定温度鼓风烘箱中烘干，获得聚右旋乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料。
7、优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管为羧基化碳纳米管、导电碳纳米管和羟基化碳纳米管中的一种，碳纳米管的浓度为5-10 mg/ml，所述纤维素纳米晶为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维中的一种，碳纳米管与纤维素纳米晶的质量比为(1-5):(1-10)，超声分散时间为30-60 min，油/水比为1:(3-7)，乳化时间为1-10 min。
8、进一步的，步骤(2)中，采用转矩流变仪熔融加工法制备立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料。
9、优选地，步骤(2)中，加工温度为150-200 ℃，时间为3-10 min，转速为20-60 rpm，随后将密炼所得产品在热压机上进行热压成型，得到立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料板材，热压温度为150-200 ℃, 热压时间为3-10 min，压力为5-15 mpa。
10、进一步的，步骤(3)包括：将步骤(2)所得立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料板材置于已预升温至饱和温度的高压釜中进行超临界co2发泡，采用高压注射泵向釜体内充入co2，使釜内压力达到饱和压力，试样在此温度和压力下饱和一段时间，随后将发泡釜迅速冷却至发泡温度，快速泄压取出样品、并迅速水冷使泡孔定型，获得立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合泡沫。
11、优选地，发泡剂为co2和n2的一种，优选co2。
12、优选地，步骤(3)中，饱和温度为100~180 ℃，发泡时间为1-5 h，发泡压力为5~25mpa，发泡温度为50~110 ℃。
13、本专利技术提供一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法。
14、本专利技术以可生物降解聚乳酸为基体，以生物质来源的纤维素纳米晶作为增强单元，碳纳米管为导电单元，利用二者间氢键作用，采用皮克林乳液法制备聚右旋乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料，进一步将其与聚左旋乳酸熔融共混制备立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料，最后将复合材料进行超临界co2发泡，获得兼具高强度及高效电磁屏蔽性能的立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合泡沫，可用于电磁防护领域。
15、与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
16、1、本专利技术利用一维碳纳米管与纤维素纳米晶的氢键作用及硫酸化纤维素纳米晶的两亲性，通过在油水界面定向组装实现聚右旋乳酸粒料表面杂化导电/增强网络结构的构筑，进一步将其与聚左旋乳酸进行熔融共混，通过调控加工工艺，构建包覆有立构复合晶的杂化网络结构，在提高基体电导率的同时提升其机械强度，之后将其进行超临界发泡制备复合泡沫。
17、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，该复合泡沫的制备主要包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：基于表面化学作用，首先配制一定浓度的碳纳米管水分散液，加入一定量的纤维素纳米晶，超声分散混合均匀，采用皮克林乳液法，将碳纳米管/纤维素纳米晶水分散液与一定浓度聚右旋乳酸的二氯甲烷溶液以一定油/水比进行混合搅拌得到混合液，利用乳化机在一定条件下将混合液进行乳化分散，随后将其真空抽滤并置于一定温度鼓风烘箱中烘干，获得聚右旋乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管为羧基化碳纳米管、导电碳纳米管和羟基化碳纳米管中的一种，碳纳米管的浓度为5-10 mg/mL，所述纤维素纳米晶为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维中的一种，碳纳米管与纤维素纳米晶的质量比为(1-5):(1-10)，超声分散时间为30-60 min，油/水比为1:(3-7)，乳化时间为1-
4.根据权利要求1所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用转矩流变仪熔融加工法制备立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加工温度为150-200 ℃，时间为3-10 min，转速为20-70 rpm，随后将所得产品在热压机上进行热压成型，得到立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合板材，热压温度为150-200 ℃, 热压时间为3-10 min，压力为5-15MPa。
6.根据权利要求1所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用超临界CO2发泡法制备立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合泡沫。
7.根据权利要求6所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括：将步骤（2）所得立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合板材置于已预升温至饱和温度的高压釜中进行超临界CO2发泡，采用高压注射泵向釜体内充入CO2，使釜内压力达到饱和压力，试样在此温度和压力下饱和一段时间，随后将发泡釜迅速冷却至发泡温度，快速泄压取出样品、并迅速水冷使泡孔定型，获得立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合泡沫。
8.根据权利要求6所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，发泡剂为CO2和N2的一种，优选CO2。
9.根据权利要求6所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，饱和温度为100-180 ℃，发泡时间为1-10 h，发泡压力为5-25MPa，发泡温度为50-110 ℃。
...【技术特征摘要】
1.一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，该复合泡沫的制备主要包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：基于表面化学作用，首先配制一定浓度的碳纳米管水分散液，加入一定量的纤维素纳米晶，超声分散混合均匀，采用皮克林乳液法，将碳纳米管/纤维素纳米晶水分散液与一定浓度聚右旋乳酸的二氯甲烷溶液以一定油/水比进行混合搅拌得到混合液，利用乳化机在一定条件下将混合液进行乳化分散，随后将其真空抽滤并置于一定温度鼓风烘箱中烘干，获得聚右旋乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管为羧基化碳纳米管、导电碳纳米管和羟基化碳纳米管中的一种，碳纳米管的浓度为5-10 mg/ml，所述纤维素纳米晶为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维中的一种，碳纳米管与纤维素纳米晶的质量比为(1-5):(1-10)，超声分散时间为30-60 min，油/水比为1:(3-7)，乳化时间为1-10 min。
4.根据权利要求1所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用转矩流变仪熔融加工法制备立构复合聚乳酸/碳纳米管/纤维素纳米晶复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种兼具高强度及高效电磁屏蔽性能聚乳酸泡沫的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞光，钱蔚，张宇翔，董嘉阳，殷新宇，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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