一種可生物降解聚乳酸導熱復(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，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，同時聚乳酸有適宜的可加工性和優(yōu)良的力 學強度，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，而在導熱塑料方面的研宄和應(yīng)用更是罕見報道。
[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，導致 其導熱性能較差。采用將具有高導熱系數(shù)的金屬氧化物、氮化物、碳化物、石墨等作為功能 填料與聚合物進行填充，制備導熱高分子復(fù)合材料的方法，在提高了材料熱導率的同時，保 持了高分子材料優(yōu)異的耐化學腐蝕性、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)計自由度等特點，順應(yīng)了復(fù)合材料的創(chuàng)新要求，受到產(chǎn)業(yè)界的認可 并快速發(fā)展起來，使其在電子封裝、熱交換工程、化學工程和太陽能等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和 應(yīng)用。
[0005] 到目前為止，對于導熱塑料研宄存在的不足是：幾乎所有的導熱塑料都采用了有 機無機材料復(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)已報道的絕大多數(shù)導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，用其直接與導熱填料進行復(fù)合并不能制備出性能和功能俱佳的導熱復(fù)合材 料。本發(fā)明將結(jié)晶成核技術(shù)、有機無機材料復(fù)合技術(shù)和界面增容技術(shù)有機地結(jié)合起來，成功 地開發(fā)出了兼具導熱功能并能保持一定力學性能的可生物降解聚乳酸導熱復(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熱復(fù)合材料及其制備方法，同時還提供了 一種操作簡單、可實現(xiàn)工業(yè)化的可生物降解聚乳酸導熱復(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熱復(fù)合材料。
[0009] 本發(fā)明的另一個目的是提供可生物降解聚乳酸導熱復(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熱復(fù)合材料及其制備方法，主 要是由聚乳酸樹脂、導熱填料、大分子增容劑、成核劑、潤滑劑等組成。
[0011] 在本發(fā)明所提供的可生物降解聚乳酸導熱復(fù)合材料中，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組 分：
【主權(quán)項】
1. 一種可生物降解聚乳酸導熱復(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熱復(fù)合材料，其特征在于所述導熱填料 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熱復(fù)合材料，其特征在于所述的成核劑 選自酰胺類有機成核劑、酰肼類有機成核劑、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熱復(fù)合材料，其特征在于，為進一步改 善材料性能，包括偶聯(lián)劑和/或潤滑劑；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?；┊愑仓；佀狨?；所述潤滑劑選自硬脂酸，液體石蠟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的可生物降解聚乳酸導熱復(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)劑對導熱填料進行表面改性； (2) 將聚乳酸樹脂和大分子增容劑分別進行干燥； (3) 將步驟⑴和步驟（2)所得物料與成核劑、潤滑劑進行充分混合； (4) 將步驟（3)混合好的物料在開煉機或密煉機或雙螺桿擠出機中在溫度為170~ 195°C的條件下熔融共混，并造粒； (5) 將步驟（4)所得粒料進行熱壓成型或注射成型得到生物降解聚乳酸導熱復(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)量份的潤滑劑。本發(fā)明所公開的可生物降解聚乳酸導熱復(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熱復(fù)合材料的導熱性能，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】CN104629281
【申請?zhí)枴緾N201510069214
【發(fā)明人】溫變英, 鄒文奇, 張揚
【申請人】北京工商大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月11日