一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料及制备方法，所述导电复合材料包括共混的以下组分：左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂、碳纳米管和抗氧剂；碳纳米管的用量为0.2～3重量份；左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂重量比为(80～50)∶(20～50)。所述方法包括：先将左旋聚乳酸树脂和碳纳米管、抗氧剂按所述用量熔融共混制成母料，再与右旋聚乳酸树脂熔融共混制得所述碳纳米管/聚乳酸导电复合材料。本发明专利技术所述的导电复合材料添加少量的CNTs，即可使材料具有较好的导电性，导电逾渗值显著降低至0.5wt％，并且操作过程简单，可连续大量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，进一步地说，是涉及。
技术介绍
随着高分子材料应用领域的日益扩大以及人们对环境问题的日益关注，由日常高分子材料的难降解性所导致的环境污染问题已成为人类必须解决的问题。开发利用可生物降解的高分子材料是这一问题的有效解决途径之一。聚乳酸(PLA)是一种性能优良及具有生物相容性和生物可降解性的聚合物，无毒、无刺激性、强度高、易加工成型，易被自然界中的多种微生物或动植物体内的酶分解代替，最终分解产物是二氧化碳和水，不会对环境造成污染，因此，不仅能在薄膜、容器、纺织、包装材料等通用材料领域，而且在生物医学工程 方面如药物缓释材料、骨手术材料等也具有良好的应用前景。聚乳酸存在多种光学特性，存在左旋(L)和右旋⑶两种对映异构体，左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(I3DLA)具有良好的结晶特性，两种均聚物的熔点都在180°C左右。而PLLA和I3DLA形成的立体复合物则具有230°C的熔点，这种结构有效提高了 PLA的耐热性，对生产加工有直接影响。由于PLA也存在价格高、脆性大、耐冲击强度差、耐热变形温度低和高气体渗透性等缺点，使其应用受至IJ一定的限制，因此对PLA改性的研究也是目前国内外研究的热点。PLA的改性方法主要包括(I)化学改性，即通过共聚、交联等方法改变PLA的分子结构；(2)物理改性，即通过共混，引入某些官能团、助剂、其他高性能材料以及制备成复合材料，以提高PLA的使用性能。碳纳米管(CNTs)是一种新型的碳结构，可看作是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的无缝中空管结构，两端由富勒烯半球形端帽封口。CNTs具有优异的机械力学性能、导电性、导热性和化学稳定性，同时CNTs具有非常大的长径比，是聚合物基复合材料的理想的填料，它不仅能够赋予复合材料优异的力学性能，还可使其具有较好的导电性、导热性等特殊功能。因此CNTs复合材料在信息材料、生物医用材料、纳米催化剂、高性能结构材料等领域有广阔的应用前景。CNTs作为一种新型的纳米材料，其优异的电学、力学性能和生物相容性，在细胞体外生长支架、植入性生物医学材料、生物传感器以及生物医学微电子器件等领域将发挥重要作用。因此CNTs/PLA复合材料在生物医药领域的研究正日益受到人们的重视。目前，国内外对 CNTs/PLA 的研究有很多。Chiu 等米用溶液法制备了 CNTs/PLA纳米复合材料，当CNTs添加量从lwt%增加到7被％时，复合材料的表面电阻率从IO10 Ω .cm 降至 107Ω .cm,而 PLA 的电阻率为 1018Ω ^cm0 Wang 等通过原位缩聚成功制备了 PLA 接枝碳纳米管。Rizvi 等米用熔融共混的方法制备了 CNTs/PLA实体和多孔两种复合材料，研究了材料的形态、流变性能和电性能，结果显示材料的逾渗值在O.5wt% I. 0wt%之间。专利CN101413154A提供了一种CNTs/PP/PLA复合纤维的制备方法，专利CN1706887A公开了一种可用于血液环境中的CNTs-高分子复合材料，PLA作为该高分子聚合物中的一种，制得的复合材料可作为涂层材料应用于医疗器械或植入性假体表面，或作为原材料用于制造人工组织等。专利CN101805938A公开了一种生物相容的CNTs/PLA纳米导电纤维的制备方法，通过静电纺丝制得。由于碳纳米管易发生团聚，很多时候需要对碳纳米管进行表面处理，其加工工艺条件相对传统工艺较复杂，所得材料的导电性也不够理想，需加入较多的碳纳米管才能明显改善材料的导电性能，提高了成本
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。操作过程简单，可连续大量生产，通过熔融法先制备CNTs/PLLA母料，然后与TOLA熔融共混制得，使材料具有较好的导电性，导电逾渗值显著降低至O. 5wt%。该复合材料具有导电性、生物可降解性和生物相容性，因此可拓展其在电子电器、通信、生物工程等领域的应用。本专利技术的目的之一是提供一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料。包括共混的以下组分左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂、碳纳米管及抗氧剂；以左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂为100重量份计，碳纳米管的用量为0. 2 3重量份,优选0. 5 2重量份；所述左旋聚乳酸树脂为重均分子量在50，000 250，000的线性左旋聚乳酸，其光学纯度> 90% ；所述右旋聚乳酸树脂为重均分子量在50，000 250，000的线性右旋聚乳酸，其光学纯度> 90% ；左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂重量比为(80 50) (20 50);优选(70 50) (30 50)；所述抗氧剂可采用本领域通常的抗氧剂，其用量为常规用量；抗氧剂可优选如四季戊四醇酯、四季戊四醇酯、三(2，4_二叔丁基)亚磷酸苯酯、丙酸十八醇酯、1，3三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、烷基化多酚中的一种或其组合，用量可优选0. I 0. 3重量份；更优选为四季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的组合，二者的重量比为(2 : I) (I : 2);所述碳纳米管为未经任何表面处理的单壁碳纳米管(SWNTs)或多壁碳纳米管(MWNTs)，其长径比不限。还可以根据实际需要添加其他的本领域通常的助剂，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。本专利技术的复合材料中，CNTs对基体材料有结晶诱导作用，以及左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂形成立体结构晶体，体系中多种晶体同时存在，大大提高了结晶度，从而使CNTs在基体中选择性分布，添加少量的CNTs，就能有效搭接成导电网络。本专利技术的目的之二是提供一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料的制备方法。包括先将左旋聚乳酸树脂和碳纳米管、抗氧剂按所述用量熔融共混制成母料，再与右旋聚乳酸树脂熔融共混制得所述碳纳米管/聚乳酸导电复合材料。所述母料的熔融共混温度为170 200°C ； 母料与右旋聚乳酸树脂的熔融共混温度为180 250°C。具体地将真空干燥后的PLLA、CNTs及抗氧剂在170 200°C温度下熔融共混制备成母料，然后在180 250°C温度下与TOLA熔融共混后造粒或模压，得到CNTs/PLA复合材料，并进行形态观察和电性能测试。制备方法中所用的设备为本领域内常用的熔融共混设备，如密炼机或螺杆挤出机等。本专利技术工艺条件简单，易于操作和控制，可实现连续大量生产，所制备的CNTs/PLLA/PDLA复合材料与CNTs/PLLA复合材料相比，CNTs在基体中选择性分布，材料的导电逾渗值显著降低至O. 5wt%, CNTs的添加量可显著减少，在电子通信、生物工程等领域有应用潜力。具体实施例方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。实施例I 13 :(I)将 PLLA(Natureworks 公司提供，牌号 3051D)和 F1DLA(Purac 公司提供)在80 °C真空干燥5h，然后PLLA与CNTs (MWNTs, Cheaptubes公司提供，直径20_30nm，长度20-30 μ m)及抗氧剂(四季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的重量比为I : I)在Haake转矩流变仪中190°C、60rpm条件下熔融共混10分钟得到CNTs/PLLA母料，然后将母料与I3DLA在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料，其特征在于包括共混的以下组分：左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂、碳纳米管及抗氧剂；以左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂为100重量份计，碳纳米管的用量为0.2～3重量份；所述左旋聚乳酸树脂为重均分子量在50,000～250,000的线性左旋聚乳酸，其光学纯度＞90％；所述右旋聚乳酸树脂为重均分子量在50,000～250,000的线性右旋聚乳酸，其光学纯度＞90％；左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂重量比为(80～50)∶(20～50)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：权慧，张师军，乔金樑，张丽英，刘建叶，初立秋，王湘，白奕青，
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：