一种导电聚合物一维纳米线及其制备方法及抗静电聚乳酸材料与流程

本发明属于功能纤维，尤其涉及一种导电聚合物一维纳米线及其制备方法和抗静电聚乳酸材料。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)是以乳酸或乳酸的二聚体丙交酯为单体，通过聚合的方式得到的高分子聚酯型材料，属于一种人工合成高分子材料，具有生物基和可降解的特点。聚乳酸的原料来源为可再生的生物质，如玉米、甘蔗、甜菜等，通过从中提取的糖类发酵制成乳酸，作为合成聚乳酸的原料。聚乳酸产业的中游为聚乳酸的生产制造，主要承担以乳酸为原料制成纯聚乳酸，以及将纯聚乳酸进行复合改性以满足下游加工需求的产业环节。下游方面，由于聚乳酸能够替代部分传统塑料，聚乳酸行业的下游产品及领域较多，目前已广泛应用于食品接触级的包装及餐具、膜袋类包装材料、纤维、织物、3d打印材料等产品和领域。聚乳酸在自然条件下可完全降解为二氧化碳和水，是一种环保材料。

2、与其他类型的可降解材料相比，聚乳酸具备有较好的耐热性与较高的力学强度。但由于其非导电脂肪链的分子构型，在使用中会出现电荷积累及静电放电现象，这严重阻碍了聚乳酸在微电子、包装、纺织等领域的应用。

3、目前，聚乳酸的抗静电改性手段主要是通过掺入无机材料，如炭黑、石墨烯、银或铜的颗粒去形成导电层传到聚乳酸材料的表面电荷，以缓解电荷积累与静电放电现象。但这些无机材料会极大的影响聚乳酸的颜色和透明度，此外，这些材料还存在着抗静电有效时间较短、相容性差、成本高等缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导电聚合物一维纳米线及其制备方法剂抗静电聚乳酸材料，该导电聚合物一维纳米线作为抗静电剂与聚乳酸树脂之间有良好的相容性，使得抗静电聚乳酸材料的抗静电性持久稳定。

2、本发明提供了一种导电聚合物一维纳米线，由聚合物单体溶液和引发剂溶液反应制得；

3、所述聚合物单体选自苯胺、硝基苯胺、甲氧基苯胺、磺酸基苯胺和吡咯中的一种或多种；

4、所述引发剂溶液选自过硫酸铵盐酸溶液。

5、在本发明中，所述聚合物单体溶液的浓度为0.05～0.5mol/l；

6、所述引发剂溶液的浓度为0.9～1.1mol/l。

7、本发明提供了一种上述技术方案所述导电聚合物一维纳米线的制备方法，包括以下步骤：

8、将聚合物单体溶液和引发剂溶液分别预冷后，混合均匀，恒温下反应，得到导电聚合物一维纳米线。

9、在本发明中，所述预冷的温度为-20℃～0℃，预冷的时间为25～35min；

10、所述恒温反应的温度为-20℃～80℃，恒温反应的时间为7.5～8.5h。

11、在本发明中，所述恒温下反应后得到的产物洗涤，烘干，研磨，得到导电聚合物一维纳米线粉末；

12、所述洗涤采用依次采用甲醇、去离子水和盐酸；

13、所述烘干的温度为75～85℃。

14、本发明提供了一种抗静电聚乳酸，包括以下原料：

15、聚乳酸树脂、扩链剂、抗水解剂和导电聚合物一维纳米线；

16、所述导电聚合物一维纳米线为上述技术方案所述导电聚合物一维纳米线。

17、在本发明中，所述聚乳酸树脂的黏均分子量为5×104～35×104，pdi＜2.0，op≥90％；

18、所述扩链剂选自二甲苯二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯；

19、所述抗水解剂为碳化二亚胺。

20、在本发明中，所述扩链剂占聚乳酸树脂的1～5wt％；

21、所述抗水解剂占聚乳酸树脂的1～5wt％；

22、所述导电聚合物一维纳米线占聚乳酸树脂的1～10wt％。

23、本发明提供了一种抗静电改性聚乳酸纤维，按照以下方法制得：

24、将上述技术方案所述的抗静电聚乳酸熔融纺丝、卷绕、牵伸、热定型制得；

25、所述熔融纺丝的温度为200～220℃，卷绕的速度为180～2000m/min，牵伸的温度为120～160℃，牵伸的倍率为3～5倍；热定型的温度为110～120℃。

26、本发明提供了一种抗静电改性聚乳酸膜袋，由上述技术方案所述的抗静电聚乳酸制得。

27、本发明提供了一种导电聚合物一维纳米线，由聚合物单体溶液和引发剂溶液反应制得；所述聚合物单体选自苯胺、硝基苯胺、甲氧基苯胺、磺酸基苯胺和吡咯中的一种或多种；所述引发剂溶液选自过硫酸铵盐酸溶液。该导电聚合物一维纳米线作为抗静电剂，对聚乳酸树脂进行改性，一维纳米线结构与有机物之间的分子间作用力，使导电聚合物一维纳米线抗静电剂与聚乳酸之间有良好的相容性，使抗静电聚乳酸的抗静电性能持久稳定。与传统无机抗静电剂相比，导电聚合物一维纳米线不会影响聚乳酸树脂本身的颜色、透明度和风格；与聚乳酸有良好的相容性和协同效应，不会影响聚乳酸自身的力学性能；导电聚合物一维纳米线有效提高了聚乳酸树脂的抗静电性，不影响聚乳酸的可加工性，通过熔融纺丝制得的聚乳酸纤维能满足纺织领域的需求，拓展了聚乳酸的应用范围。

技术特征：

1.一种导电聚合物一维纳米线，由聚合物单体溶液和引发剂溶液反应制得；

2.根据权利要求1所述的导电聚合物一维纳米线，其特征在于，所述聚合物单体溶液的浓度为0.05～0.5mol/l；

3.一种权利要求1～2任一项所述导电聚合物一维纳米线的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预冷的温度为-20℃～0℃，预冷的时间为25～35min；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述恒温下反应后得到的产物洗涤，烘干，研磨，得到导电聚合物一维纳米线粉末；

6.一种抗静电聚乳酸，包括以下原料：

7.根据权利要求6所述的抗静电聚乳酸，其特征在于，所述聚乳酸树脂的黏均分子量为5×104～35×104，pdi＜2.0，op≥90％；

8.根据权利要求7所述的抗静电聚乳酸，其特征在于，所述扩链剂占聚乳酸树脂的1～5wt％；

9.一种抗静电改性聚乳酸纤维，按照以下方法制得：

10.一种抗静电改性聚乳酸膜袋，由权利要求6所述的抗静电聚乳酸制得。

技术总结
本发明提供一种导电聚合物一维纳米线及其制备方法及抗静电聚乳酸材料，由聚合物单体溶液和引发剂溶液反应制得；聚合物单体选自苯胺、硝基苯胺、甲氧基苯胺、磺酸基苯胺和吡咯中的一种或多种；引发剂溶液选自过硫酸铵盐酸溶液。该导电聚合物一维纳米线对聚乳酸树脂进行改性，一维纳米线结构与有机物之间的分子间作用力，使其与聚乳酸之间有良好的相容性，使抗静电聚乳酸的抗静电性能持久稳定。导电聚合物一维纳米线不会影响聚乳酸树脂本身的颜色、透明度；与聚乳酸有良好相容性和协同效应，不会影响聚乳酸自身力学性能；不影响聚乳酸的可加工性，通过熔融纺丝制得的聚乳酸纤维能满足纺织领域的需求，拓展聚乳酸的应用范围。

技术研发人员：王魁,于紫薇,郭扬武,舒淳
受保护的技术使用者：广州菱越新材料技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14