[发明专利]一种高导热的改性聚乳酸薄膜及其制法

说明书

本发明涉及聚乳酸导热材料技术领域，且公开了一种高导热的改性聚乳酸薄膜，包括以下配方原料及组分：改性SiC修饰GO、改性纳米氮化硼、DL‑乳酸、催化剂。该一种高导热的改性聚乳酸薄膜，纳米硅和氧化石墨烯的碳层反应生成的碳化硅，与氧化石墨烯的界面之间具有很强的界面作用力，形成碳化硅修饰氧化石墨烯，N‑(β‑氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷接枝氧化石墨烯，改善了碳化硅修饰氧化石墨烯与聚乳酸的分散性和相容性，纳米氮化硼中的六元环结构，与原花青素中的苯环结构形成π‑π键，原花青素改纳米性氮化硼，增强了纳米氮化硼在聚乳酸中的分散性，分散均匀的碳化硅修饰氧化石墨烯和改性纳米氮化硼增强了聚乳酸薄膜的导热性能。

技术领域

本发明涉及聚乳酸导热材料技术领域，具体为一种高导热的改性聚乳酸薄膜及其制法。

背景技术

随着化石燃料储量的日益枯竭，以及过度燃烧化石能源带来的环境污染问题日益严峻，开发出新型绿色环保的材料成为研究热点，聚乳酸等可降解聚合物材料受到了研究人员的广泛关注，聚乳酸是以乳酸为单体，通过酯化合反应得到的聚合物，其原料来源广泛并且可以再生，同时聚乳酸的生产过程污染很小，而且聚乳酸产品可以进行生物降解，生产水和二氧化碳，实现在自然界中的循环，因此是聚乳酸材料是一种理想的绿色高分子材料，聚乳酸的热稳定性和抗溶剂性良好，可用通过挤压、注射吹塑、双轴拉伸等多种方式进行加工，聚乳酸材料具有优异的生物降解性、生物相容性，光泽度和透明性较好，可以制作成包装材料、纤维和非织造物等，在服装服饰、建筑材料、农林业材料和医疗卫生等领域具有广泛的应用。

但是聚乳酸本身的导热性系数较低，聚乳酸材料的导热性能较差，限制了聚乳酸材料的应用范围，碳化硅和氮化硼等无机材料具有非常高的导热系数，可以作为无机填料，与聚乳酸形成有机-无机杂化材料，来提高聚乳酸材料的导热性能，但是碳化硅和氮化硼无机材料在聚乳酸的有机介质中的分散性和相容性很差，分散不均匀的碳化硅和氮化硼很容易聚集和结块，不仅不能提高聚乳酸材料的导热性能，同时还会影响聚乳酸材料的韧性和断裂强度等机械性能。

(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的改性聚乳酸薄膜及其制法，解决了碳化硅和氮化硼在聚乳酸薄膜中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：一种高导热的改性聚乳酸薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：0.5-5份改性SiC修饰GO、3-8份改性纳米氮化硼、85-96份DL-乳酸、0.5-2份催化剂。

优选的，所述催化剂为氯化亚锡。

优选的，所述改性SiC修饰GO制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶加入浓硝酸和浓硫酸，两者体积比为1:2-4，再加入石墨纳米片和纳米硅粉，将溶液置于低温冷却仪中，0-5℃下活化处理2-4h，升温至20-30℃，再加入氧化剂KMnO4，反应3-6h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60-80℃，静置陈化5-10h，将温度降至30-40℃，再加入还原剂H₂O₂水溶液，反应2-4h，将溶液过滤除去溶剂，使用稀氢氧化钠溶液和蒸馏水洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到纳米硅修饰氧化石墨烯。

(2)将纳米硅修饰氧化石墨烯置于气氛电阻炉中，并通入氩气，升温速率为5-10℃/min，升温至1280-1320℃，保温材料3-6h，将物料研磨成细粉，制备得到碳化硅修饰氧化石墨烯。

(3)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇溶剂，两者体积比为1:15-25，再加入碳化硅修饰氧化石墨烯和硅烷偶联剂，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50-70℃，反应12-18h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性碳化硅修饰氧化石墨烯，即为改性SiC修饰GO。

优选的，所述石墨纳米片和纳米硅粉的质量比为3-6:1。