一种聚乳酸导电纤维的制备方法与流程

文档序号:11901049阅读:534来源:国知局

本发明涉及高分子加工领域,具体涉及聚乳酸(PLA)导电纤维的制备方法。



背景技术:

PLA资源可再生、生物可降解、生物相容性好,同时它是一种热塑性高分子材料,可直接进行熔融纺丝制得纤维,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。然而,PLA纤维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,目前仅德国德累斯顿高分子研究院的Petra【P.;Kobashi,K.;Villmow,T.;Andres,T.;Paiva,M.C.;Covas,J.A.Liquid sensing properties of melt processed polypropylene/poly(ε-caprolactone blends containing multiwalled carbon nanotubes.Composites Science and Technology 2011,71,1451-1460.】、东华大学邹黎明【CN201210442761.3】和张迎晨【CN200810203173.8】、江南大学刘庆生【CN201210529260.9、CN201210529341.9】、绍兴文理学院李旭明【CN201310434510.5】等已通过体积排斥效应的方法,在PLA纤维内部形成导电网络,制得了PLA导电纤维,然而,该方法中需要引入一种与PLA不相容或部分相容的高分子,会对PLA的可纺性以及导电纤维的力学性能产生不良的影响,另外,导电填料易堵塞喷丝孔,致使纺丝困难,以致该方法工业化困难。因此,寻求简单易行且成本低的实现PLA纤维导电功能化的方法至关重要。



技术实现要素:

本发明的目的是使PLA纤维导电功能化的现状,公开了一种制备PLA导电纤维的方法。

聚乳酸(PLA)导电纤维的制备方法,包括以下步骤:

(1)称取导电填料和聚醋酸乙烯酯(PVAc)加入到溶剂中,常温下磁力搅拌10~60min,超声振荡20~180min,配置成导电填料的分散液,导电填料的浓度为0.5~20mg/mL,PVAc的浓度为10~100mg/mL;

(2)首先将PLA纤维从筒子上退绕下来,然后进入到处理液中,再经过烘燥装置烘干,最后将处理后的PLA纤维卷绕到筒子上,制得PLA导电纤维。

所述的聚乳酸导电纤维的制备方法,其特征在于所述的导电填料为炭黑(CB)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(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中的一种。

所述的聚乳酸导电纤维的制备方法,其特征在于所述的PVAc的粘均分子量为5.0×103~1.0×106

所述的聚乳酸导电纤维的制备方法,其特征在于所述的溶剂为乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、1,4-二氧六环中的一种。

所述的聚乳酸导电纤维的制备方法,其特征在于所述的卷绕速度为0.1m/min~200m/min。

有益效果:

(1)PVAc既能使导电填料均匀地分散在分散介质中,又作为涂层剂,避免了分散剂和涂层剂不同时,不同材料之间的复配问题,另外,PVAc为常规的材料,易得,价格低廉。

(2)PVAc是高分子且与PLA完全相容,避免了常规的涂层和浸轧的方法存在的耐久性差的问题。

(3)PLA导电纤维的电阻率可低至500Ω·m。

具体实施方式

下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明各种改动或修改,这些等价形式同样落入本申请所附权力要求书所限定的范围。

实施例1

(1)按照8mg/mL的浓度称取MWCNTs,按照60mg/mL的浓度称取PVAc加入到醋酸乙烯酯中,常温下磁力搅拌30min,超声振荡120min,配置成导电填料的分散液,其中PVAc的粘均分子量为3.0×105

(2)将PLA纤维从筒子上退绕下来,然后进入到处理液中,再经过烘燥装置烘干,最后将处理后的PLA纤维以2m/min的速度卷绕到筒子上,制得PLA导电纤维。所得PLA导电纤维的电阻率为2.2×103Ω·m。

实施例2

(1)按照10mg/mL的浓度称取SWCNTs,按照60mg/mL的浓度称取PVAc加入到丙酮中,常温下磁力搅拌60min,超声振荡180min,配置成导电填料的分散液,其中PVAc的粘均分子量为2.0×105

(2)将PLA纤维从筒子上退绕下来,然后进入到处理液中,再经过烘燥装置烘干,最后将处理后的PLA纤维以3m/min的速度卷绕到筒子上,制得PLA导电纤维。所得PLA导电纤维的电阻率为1.5×103Ω·m。

实施例3

(1)按照12mg/mL的浓度称取MWCNTs,按照80mg/mL的浓度称取PVAc加入到醋酸乙烯酯中,常温下磁力搅拌60min,超声振荡120min,配置成导电填料的分散液,其中PVAc的粘均分子量为1.5×105

(2)将PLA纤维从筒子上退绕下来,然后进入到处理液中,再经过烘燥装置烘干,最后将处理后的PLA纤维以1m/min的速度卷绕到筒子上,制得PLA导电纤维。所得PLA导电纤维的电阻率为1.1×103Ω·m。

实施例4

(1)按照12mg/mL的浓度称取石墨烯(GN),按照80mg/mL的浓度称取PVAc加入到醋酸乙烯酯中,常温下磁力搅拌60min,超声振荡180min,配置成导电填料的分散液,其中PVAc的粘均分子量为5.0×104

(2)将PLA纤维从筒子上退绕下来,然后进入到处理液中,再经过烘燥装置烘干,最后将处理后的PLA纤维以1m/min的速度卷绕到筒子上,制得PLA导电纤维。所得PLA导电纤维的电阻率为0.8×103Ω·m。

实施例5

(1)按照6mg/mL的浓度称取MWCNTs,按照70mg/mL的浓度称取PVAc加入到醋酸乙烯酯中,常温下磁力搅拌60min,超声振荡180min,配置成导电填料的分散液,其中PVAc的粘均分子量为3.0×105

(2)将PLA纤维从筒子上退绕下来,然后进入到处理液中,再经过烘燥装置烘干,最后将处理后的PLA纤维以1.5m/min的速度卷绕到筒子上,制得PLA导电纤维。所得PLA导电纤维的电阻率为2.5×103Ω·m。

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