[发明专利]一种资源可再生、生物可降解导电纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及资源可再生、生物可降解导电纤维及其制备方法。

背景技术

我国是纤维生产大国，合成纤维产量已连续十五年居世界第一位，纤维及其纺织品的生产总值占我国GDP的10％左右，出口创汇占1/4，在国民经济中占十分重要地位，而目前我国合成纤维的发展存在以下问题：首先，合成纤维的发展受到资源短缺的制约，合成纤维的原料90％以上依赖石油，而以现已探明的石油总量和消耗速度来计算，50年后纤维及其相关行业将处于“无米之炊”的状况；其次，合成纤维的发展受到环境污染的制约，石油基化学纤维在自然界中不能降解，会带来非常严重的“白色污染”，严重影响人们的生活质量。因此把合成纤维产业研究开发的重点转向资源可再生生物可降解材料的研究开发至关重要。再次，我国化纤生产仍以常规纤维为主，高新技术纤维开发滞后，合成纤维产量占世界重量的2/3，但功能化比例不足10％，远低于发达国家30％以上的水平。因此，实现化学纤维的功能化和高性能化以提高纤维的附加值，增强市场竞争力符合我国化学纤维发展的需要。

聚乳酸(PLA)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)【其中最重要的两类已商业化的品种为聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)或聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)】是两类非常重要的资源可再生、生物可降解材料，同时它们均是热塑性高分子材料，可经熔融纺丝制得纤维，目前，PLA的熔融纺丝技术已成熟，PLA可望替代石油基高分子材料成为化学纤维的原料，以解决合成纤维的发展所面临的资源短缺和环境污染等问题。而针对PLA纤维的功能化的研究和开发工作却较少，纤维的导电功能化为产业界和学术界的开发和研究的重点，因此，实现PLA纤维的导电功能化有一定的必要。到目前为止，仅德国德累斯顿高分子研究院的Petra用熔融纺丝的方法制得了PCL/PLA/MWNTs导电纤维，所得纤维的断裂强度和断裂伸长率分别仅为22MPa和6.2％，在纺织领域几乎无实用价值，另外，虽然聚己内酯(PCL)为生物可降解高分子材料，但其资源不可再生，而PHB和PHBV资源可再生、生物可降解，且与PLA不相容，将其引入PLA中可制得完全基于资源可再生、生物可降解聚合物的导电纤维。

发明内容

本发明的目的是针对目前化学纤维的发展所面临的资源短缺、环境污染和功能化程度低等问题，开发出一种完全基于资源可再生、生物可降解聚合物的导电纤维，并公开了其制备方法。

本发明的资源可再生、生物可降解导电纤维，由如下质量配比的原料制成：

聚乳酸(PLA)：30～70份

聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)：30～70份

导电填料：0.05～8份

所述的资源可再生、生物可降解导电纤维，其特征在于PLA的粘均分子量为：6.0×10⁴～3.0×10⁵；

所述的资源可再生、生物可降解导电纤维，其特征在于PLA中右旋乳酸单元的含量为：0～10mol％；

所述的资源可再生、生物可降解导电纤维，其特征在于导电填料为炭黑(CB)、单璧碳纳米管(SWCNTs)、多璧碳纳米管(MWCNTs)、石墨烯(GN)、气相纳米碳纤维(VGCNFs)、硫化铜、硫化亚铜和碘化亚铜等；

所述的资源可再生、生物可降解导电纤维，其特征在于PHBV的粘均分子量为5.0×10⁴～1.0×10⁶；

所述的资源可再生、生物可降解导电纤维，其特征在于PHBV中的3-羟基戊酸酯(3-HV)结构单元的比率为0～100mol％，当HV的含量为0时，PHBV即为聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)；

所述的资源可再生、生物可降解导电纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)预先将PLA、PHBV和导电填料在真空烘箱中干燥8～48h，PLA、PHBV和导电填料的干燥温度分别为50～120℃、50～100℃和50～120℃；