技术摘要：
本发明涉聚乳酸材料技术领域，且公开了一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，包括以下配方原料及组分：氨基‑羧基化碳纳米管、DL‑丙交酯、催化剂、聚乙二醇、聚乙烯醇。该一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，赖氨酸中的氨基与碳纳米管的酰氯基团反  全部
背景技术：
聚乳酸是以乳酸分子之间脱水缩合进而聚合得到的聚合物，其原料来源充分并且 可以再生，同时聚乳酸的生产过程污染很小，聚乳酸产品可以被生物降解成水和二氧化碳， 在自然界中实现循环，因此是聚乳酸是一种理想的绿色高分子材料，聚乳酸的热稳定性良 好，加工温度在170-230℃之间，有好的抗溶剂性，可以用挤压、注射吹塑、双轴拉伸等多种 方式进行加工，具有良好的生物降解性，生物相容性、耐热性能等优点，聚乳酸应用十分广 泛，可以应用于塑料制品、食品包装、工业及民用布等领域，产品主要有卫生用品、农用织物 和室外防紫外线织物等。 但是聚乳酸导热系数较低，并且本征电阻率较高，导致聚乳酸产品的导热性能和 导电性能较差，限制了聚乳酸的实用性和应用领域，碳纳米管是一种一维的纳米材料，具有 优异的力学性能和电学性能，自身导电系数和导电系数很高，可以作为填料加入聚合物材 料中，提高材料的导热和导电性能，但是碳纳米管尺寸很小、比表面积大，在聚乳酸材料中 分散性不好，很容易发生聚集和团聚，并且碳纳米管具有很高的惰性，与聚乳酸的相容性很 差，分散不均匀的碳纳米管会严重影响聚乳酸材料的韧性、拉伸强度等机械性能。 (一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合 薄膜及其制法，解决了聚乳酸材料导热性能和导电性能较差的问题，同时解决了碳纳米管 与聚乳酸的分散性和相容性很差的问题。 (二)技术方案 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热导电的亲水性聚乳酸共 聚物复合薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-3份氨基-羧基化碳纳米管、 58-72份DL-丙交酯、1-3份催化剂、24-30份聚乙二醇、2-6份聚乙烯醇。 优选的，所述催化剂为辛酸亚锡。 优选的，所述氨基-羧基化碳纳米管制备方法包括以下步骤： (1)向反应瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，两者体积比为2-3:1，加入碳纳米 管，将溶液在超声处理仪中，进行超声分散均匀后，将溶液加热至60-80℃，匀速搅拌反应4- 6h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物直至中性，制备得到酸化碳纳米管； (2)向反应瓶加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和酸化碳纳米管，将溶液超声分散均匀 后，再加入2-溴丙烯酸、缩合剂2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐和 催化剂4-二甲氨基吡啶，将溶液加热至60-80℃，匀速搅拌反应18-24h，将溶液过滤除去溶 剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到羧基化碳纳米管； (3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和羧基化碳纳米管，超声分散均匀后 4 CN 111574695 A 说　明　书 2/8 页 加入酰氯化试剂氯化亚砜，将反应瓶置于油浴锅中，加热至160-190℃，匀速搅拌反应30- 40h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到酰氯化碳纳米 管。 (4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和酰氯化碳纳米管，超声分散均匀后， 加入赖氨酸和缩合剂二环己基碳二亚胺，搅拌均匀后，将溶液转移进水热反应釜中，并置于 反应釜加热箱在，加热至100-140℃，反应30-40h，将溶液过滤除去溶解，使用乙醇洗涤固体 产物，并充分干燥，制备得到氨基-羧基化碳纳米管。 优选的，所述超声处理仪包括仪器体、仪器体的内部固定连接有隔音层、隔音层的 上部固定连接有超声波生成器、超声波生成器的下方与超声连接器固定连接，超声连接器 与超声探头活动连接，隔音层的下方与底座固定连接，底座内部设置有凹槽，凹槽与弹簧固 定连接，弹簧的上方与移动块固定连接，移动块下方固定连接有螺纹杆，螺纹杆与螺纹调节 器活动连接。 优选的，所述步骤(2)中的酸化碳纳米管、2-溴丙烯酸、2-(7-氧化苯并三氮唑)-N, N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐和4-二甲氨基吡啶的质量比为1:5-8:0.4-0.6:14-18。 优选的，所述步骤(3)中羧基化碳纳米管和氯化亚砜的质量比为1:25-30。 优选的，所述步骤(4)中的酰氯化碳纳米管、赖氨酸和缩二环己基碳二亚胺的质量 比为1:18-22:15-20。 优选的，所述高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜制备方法包括以下步 骤： (1)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入甲苯溶剂，2-6份聚乙烯醇和1-3份氨基- 羧基化碳纳米管，置于油浴锅中，加热至60-80℃，匀速搅拌4-8h，再加入24-30份聚乙二醇， 升温至80-100℃，匀速搅拌2-3h，再加入1-3份催化剂辛酸亚锡和58-72份DL-丙交酯，加热 至120-140℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液冷却至室温，真空干燥除去溶剂，使用乙醚洗涤 固体产物，并充分干燥，将固体产物溶解在甲苯溶剂中，倒入成膜模具中，并充分干燥，制备 得到高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜。 (三)有益的技术效果 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果： 该一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，通过浓硫酸和浓硝酸将碳纳 米管酸化和活化，再以2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐为缩合剂 和4-二甲氨基吡啶为催化剂，使2-溴丙烯酸与酸化碳纳米管表面的羟基反应，生成羧基化 碳纳米管，再使用氯化亚砜为酰氯化试剂，与碳纳米管上的羧基反应，生成酰氯化碳纳米 管，最后以二环己基碳二亚胺为缩合剂，赖氨酸中的氨基与碳纳米管的酰氯基团反应，生成 含有高化学活性的氨基和羧基的氨基-羧基化碳纳米管。 该一种高导热导电的亲水性聚乳酸共聚物复合薄膜，聚乙烯醇中的羟基与碳纳米 管中高化学化学氨基和羧基形成大量的氢键，通过氢键网络，使聚乙烯醇包覆碳纳米管，再 加入聚乙二醇，与聚乙烯醇分子链物理交联，形成三维网络聚合物，辛酸亚锡为催化剂，聚 乙二醇链段的羟基与DL-丙交酯反应，DL-丙交酯再通过自聚，形成聚乙二醇-聚乳酸嵌段共 聚物，最后不断聚合形成聚乙二醇-聚乳酸共聚物，通过化学键的结合，使功能化的氨基-羧 基化碳纳米管与聚乳酸具有非常好的相容性，可以均匀分散在聚乳酸薄膜材料中，从而赋 5 CN 111574695 A 说　明　书 3/8 页 予了薄膜材料优异的导热和导电性能，同时碳纳米管优异的力学性能明显增强了聚乳酸材 料的韧性和断裂强度，并且聚乳酸共聚物分子链中的聚乙二醇和聚乙烯醇具有优异的亲水 性，增强了聚乳酸薄膜的亲水性能。 附图说明 图1是超声处理仪正面示意图； 图2是底座正面示意图； 图3是螺纹杆调节示意图。 1、仪器体；2、隔音层；3、超声波生成器；4、超声连接器；5、超声探头；6、底座；7、保 温层；8、反应器；9、凹槽；10、弹簧；11、移动块；12、螺纹杆；13、螺纹调节器。
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供如下