一種可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物降解塑料及高分子功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種可生物 降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境問題已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注并亟待解決的重 要難題。傳統(tǒng)塑料制品在給人類生活帶來便利的同時(shí)，也由于其原料絕大多數(shù)來自于不可 再生資源、制品極難在自然環(huán)境中降解、制品廢棄物處理困難等自身的缺點(diǎn)而限制了其更 廣泛的應(yīng)用。生物降解塑料的誕生不僅大大減小了塑料制品對(duì)石油、煤炭和天然氣等非可 再生資源的依賴，而且還有效地解決了塑料制品的降解和回收利用的問題，成為新材料領(lǐng) 域中最具發(fā)展前途的一個(gè)開發(fā)方向。
[0003] 聚乳酸是一種以可再生的植物資源為原料經(jīng)過化學(xué)合成的熱塑性線性脂肪族聚 酯，因具有優(yōu)良的可生物降解性和生物相容性，同時(shí)聚乳酸有適宜的可加工性和優(yōu)良的力 學(xué)強(qiáng)度，被廣泛關(guān)注與研宄，成為最有發(fā)展前途的綠色高分子材料之一。目前，聚乳酸在生 物醫(yī)用材料、農(nóng)用地膜、包裝材料、日用塑料制品、紡織面料等領(lǐng)域已開展應(yīng)用，但在功能復(fù) 合材料方面的應(yīng)用還十分有限，而在導(dǎo)熱塑料方面的研宄和應(yīng)用更是罕見報(bào)道。
[0004] 通常高分子材料缺乏傳遞熱量所需的均一致密且有序的晶體結(jié)構(gòu)或載荷子，導(dǎo)致 其導(dǎo)熱性能較差。采用將具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬氧化物、氮化物、碳化物、石墨等作為功能 填料與聚合物進(jìn)行填充，制備導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的方法，在提高了材料熱導(dǎo)率的同時(shí)，保 持了高分子材料優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、可靠的抗斷裂性、質(zhì)量輕、便于成型加工、成本低、環(huán) 保和安全、能提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度等特點(diǎn)，順應(yīng)了復(fù)合材料的創(chuàng)新要求，受到產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)可 并快速發(fā)展起來，使其在電子封裝、熱交換工程、化學(xué)工程和太陽能等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和 應(yīng)用。
[0005] 到目前為止，對(duì)于導(dǎo)熱塑料研宄存在的不足是：幾乎所有的導(dǎo)熱塑料都采用了有 機(jī)無機(jī)材料復(fù)合技術(shù)，其中部分采用了界面增容技術(shù)，很少將結(jié)晶成核技術(shù)與之共用。此 外，業(yè)已報(bào)道的絕大多數(shù)導(dǎo)熱塑料都不具備生物降解性能。
[0006] 由于有序的晶體結(jié)構(gòu)利于聲子的傳遞，因此結(jié)晶聚合物比非晶聚合物的導(dǎo)熱能力 要高。聚乳酸是一種可結(jié)晶的熱塑性聚酯，但其結(jié)晶速度很慢，并且這種材料脆性大且耐熱 性不高。因此，用其直接與導(dǎo)熱填料進(jìn)行復(fù)合并不能制備出性能和功能俱佳的導(dǎo)熱復(fù)合材 料。本發(fā)明將結(jié)晶成核技術(shù)、有機(jī)無機(jī)材料復(fù)合技術(shù)和界面增容技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，成功 地開發(fā)出了兼具導(dǎo)熱功能并能保持一定力學(xué)性能的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，同時(shí)還提供了 一種操作簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法。
[0010] 具體地說，本發(fā)明提供了一種可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，主 要是由聚乳酸樹脂、導(dǎo)熱填料、大分子增容劑、成核劑、潤(rùn)滑劑等組成。
[0011] 在本發(fā)明所提供的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料中，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組 分：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于原料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分： 聚乳酸 30~80份 導(dǎo)熱填料 20~60份 大分子增容劑 0~20份 成核劑 0.2~1份 偶聯(lián)劑 0.5~2份 潤(rùn)滑劑 〇~2份
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于所述導(dǎo)熱填料 為氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鎂、碳化硅、氧化鋅晶須、石墨中的一種或幾種組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于所述大分子 增容劑是幾種可生物降解聚酯的接枝產(chǎn)物中的一種，其中可作為聚合物接枝物主鏈的聚合 物包括聚乳酸（PLA)、聚己內(nèi)酯（PCL)、聚丁二酸丁二醇酯（PBS)、聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁 二酯（PBAT)，被接枝單體包括馬來酸酐（MH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GM)、甲基丙烯酸 甲酯（MMA)、丙烯酸（AA)中的一種；具體接枝物如下：PLA-g-MAH、PLA-g-MMA、PLA-g-GMA、 PLA-g-AA，PCL-g-MAH、PCL-g-MMA、PCL-g-GMA、PCL-g-AA，PBS-g-MAH、PBS-g-MMA、 PBS-g-GMA、PBS-g-AA，PBAT-g-MAH、PBAT-g-MMA、PBAT-g-GMA、PBAT-g-AA。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于所述的成核劑 選自酰胺類有機(jī)成核劑、酰肼類有機(jī)成核劑、稀土類成核劑中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于，為進(jìn)一步改 善材料性能，包括偶聯(lián)劑和/或潤(rùn)滑劑；其特征在于所述的偶聯(lián)劑中硅氧烷類為N-( β -氨 乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，γ-縮水甘油醚 氧丙基三甲氧基硅烷，氯丙基三甲氧基硅烷，乙基三甲氧基硅烷；鈦酸酯類為異丙基二（甲 基丙烯酰基）異硬脂?；佀狨?；所述潤(rùn)滑劑選自硬脂酸，液體石蠟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于， 其制備方法主要包括以下步驟： (1) 首先用偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面改性； (2) 將聚乳酸樹脂和大分子增容劑分別進(jìn)行干燥； (3) 將步驟⑴和步驟（2)所得物料與成核劑、潤(rùn)滑劑進(jìn)行充分混合； (4) 將步驟（3)混合好的物料在開煉機(jī)或密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)中在溫度為170~ 195°C的條件下熔融共混，并造粒； (5) 將步驟（4)所得粒料進(jìn)行熱壓成型或注射成型得到生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材 料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。該材料的配方包含30～80質(zhì)量份的聚乳酸樹脂、20～60質(zhì)量份的導(dǎo)熱填料、0～20質(zhì)量份的可生物降解大分子增容劑、0.2～1質(zhì)量份的成核劑、0.5～2質(zhì)量份的偶聯(lián)劑和0～2質(zhì)量份的潤(rùn)滑劑。本發(fā)明所公開的可生物降解聚乳酸導(dǎo)熱復(fù)合材料以常規(guī)的聚合物熔融共混法制備。該材料不僅具有一般高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，而且在使用完后可以生物降解，是一種環(huán)境友好的新型高分子功能復(fù)合材料，在低壓電器或電子元件等散熱材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08K13-06, C08K3-04, C08K3-38, C08K3-34, C08K3-28, C09K5-14, C08K7-08, C08K3-22, C08L67-04, C08K9-06, C08K9-04, C08L51-08
【公開號(hào)】CN104629281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510069214
【發(fā)明人】溫變英, 鄒文奇, 張揚(yáng)
【申請(qǐng)人】北京工商大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日