CN102108126B - 一种尼龙6导电微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尼龙6导电微球的制备方法，首先苯乙烯在己内酰胺熔融液中进行自由基聚合，然后氧化石墨胶体悬浊液加入到上述己内酰胺混合液中，己内酰胺原位阴离子开环聚合制备得浇铸尼龙6/聚苯乙烯/氧化石墨三元复合材料，将上述复合材料粉碎，用溶剂溶解去除聚苯乙烯连续相，得到尼龙6导电微球。与现有技术相比，本发明利用尼龙6与聚苯乙烯间的不相容性，在聚苯乙烯含量比较低时出现相反转，由于二者间的极性差别，氧化石墨纳米片层优先选择分散在尼龙微球相中。氧化石墨片层巨大的径厚比容易在微球中形成导电网络，从而得到导电微球。本发明方法工艺操作简单，添加剂氧化石墨对环境无污染，应用领域广泛。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙6，尤其是涉及一种尼龙6导电微球的制备方法。
背景技术
近年来，具有均匀尺寸和规整形貌的聚合物微球悄然走俏。其中，尼龙6由于具有高强度、高耐磨性、高抗化学性及良好的抗变形性和抗老化性，尼龙微球在生物工程领域、涂料、滚塑成型原料等方面都有极大的应用前景。
随着尼龙6微球应用领域的开拓，各行业部门对其应用的高性能化和功能化提出了要求，导电微球、抗静电微球越来越受到市场的重视。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺操作简单、对环境无污染的一种尼龙6导电微球的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种尼龙6导电微球的制备方法，其特征在于，该方法是采用自由基聚合和阴离子聚合两步过程得到，具体包括以下步骤：
(1)将0.5～2重量份氧化石墨分散在10～100倍重量的溶剂中，超声波分散3～10小时，得到氧化石墨胶体悬浊液；
(2)以苯乙烯和己内酰胺的总质量为100重量份计，将10～40重量份的苯乙烯单体加入到60～90重量份经除水处理的己内酰胺中，加入0.1～2重量份自由基引发剂，氮气保护下在70～80℃反应12～48h，得到聚苯乙烯/己内酰胺混合液；
(3)将步骤(1)得到的氧化石墨胶体悬浊液加入到步骤(2)的聚苯乙烯/己内酰胺混合液中，搅拌混合均匀，在60～100℃下用减压蒸馏1～2小时除去大部分溶剂，然后加入0.2～1重量份催化剂，120～160℃减压蒸馏15～20min，再加入0.2～1重量份活化剂，混合均匀后倒入预热至150～170℃的模具中反应30min～1h得到复合材料；
(4)将步骤(3)得到的复合材料粉碎，用溶剂充分溶解，过滤得到黑色粉末，即为尼龙6导电微球。
所述的氧化石墨为Hummers法所制备。
所述的己内酰胺为工业级己内酰胺。
所述的苯乙烯为分析纯苯乙烯。
步骤(1)所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
步骤(2)所述的自由基引发剂为偶氮二异丁腈。
步骤(3)所述的催化剂为氢氧化钠。
步骤(3)所述的活化剂是甲苯二异腈酸酯。
步骤(4)所述的溶剂为四氢呋喃。
与现有技术相比，本发明首先苯乙烯在己内酰胺熔融液中进行自由基聚合，然后氧化石墨胶体悬浊液加入到上述己内酰胺混合液中，己内酰胺原位阴离子开环聚合制备得浇铸尼龙6/聚苯乙烯/氧化石墨三元复合材料，将上述复合材料粉碎，用溶剂溶解去除聚苯乙烯连续相，得到尼龙6导电微球。本发明利用尼龙6和聚苯乙烯间的不相容性与极性差别，聚苯乙烯在含量比较低时出现相反转，氧化石墨纳米片层优先选择分散在尼龙微球相中，巨大的径厚比容易在尼龙微球中形成导电网络，从而得到导电微球。本发明方法工艺操作简单，添加剂氧化石墨资源丰富并对环境无污染，所得尼龙导电微球具有较高的工业应用价值。
附图说明
图1为本发明方法制备的尼龙6导电微球的扫描电镜图；
图2为本发明方法制备的尼龙6导电微球的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)将0.5g氧化石墨分散在100ml N，N-二甲基乙酰胺中，超声波分散8小时，得到均匀的氧化石墨胶体悬浊液。
(2)将20g苯乙烯单体加入到80g经除水处理的己内酰胺中，加入0.2g偶氮二异丁腈，搅拌，氮气保护下在80℃反应24h，得透明粘稠的聚苯乙烯/己内酰胺混合液。
(3)将上述(1)氧化石墨悬浊液加入到上述(2)的混合液中，搅拌混合均匀，在60～100℃下用减压蒸馏除去大部分溶剂，然后加入0.4g氢氧化钠，搅拌5分钟，120～160℃减压蒸馏20min，再加入0.4ml甲苯二异腈酸酯，摇匀，立刻倒入预热至170℃的模具中反应30min得到复合材料。
(4)将(3)得到的复合材料粉碎，用1000ml四氢呋喃溶剂充分溶解，过滤得到黑色粉末，即为导电尼龙6微球。
所制备的尼龙6导电微球的形貌见附图1、附图2。
实施例2
同实施案例1，仅改变氧化石墨含量为1.0g，N，N-二甲基乙酰胺为150ml。
实施例3
同实施案例1，仅改变氧化石墨含量为1.5g，N，N-二甲基乙酰胺为200ml。
实施例4
同实施案例1，仅改变氧化石墨含量为2.0g，N，N-二甲基乙酰胺为250ml。
实施例5
一种尼龙6导电微球的制备方法，该方法是采用自由基聚合和阴离子聚合两步过程得到，具体包括以下步骤：
(1)将0.5重量份用Hummers法所制备的氧化石墨分散在100倍重量的溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声波分散3小时，得到氧化石墨胶体悬浊液；
(2)将10重量份的苯乙烯单体加入到90重量份经除水处理的己内酰胺中，加0.1重量份自由基引发剂偶氮二异丁腈，在70℃氮气保护下，反应12h，得透明粘稠的聚苯乙烯/己内酰胺混合液；
(3)将步骤(1)得到的氧化石墨胶体悬浊液加入到步骤(2)的聚苯乙烯/己内酰胺混合液中，搅拌混合均匀，在60-90℃下用减压蒸馏1小时除去大部分溶剂，然后加入0.2重量份催化剂氢氧化钠，120℃减压蒸馏15min，再加入0.2重量份活化剂甲苯二异腈酸酯，摇匀，立刻倒入预热至170℃的模具中反应30min得到复合材料；
(4)将步骤(3)得到的复合材料粉碎，用溶剂四氢呋喃充分溶解，过滤得到黑色粉末，即为尼龙6导电微球。
实施例6
一种尼龙6导电微球的制备方法，该方法是采用自由基聚合和阴离子聚合两步过程得到，具体包括以下步骤：
(1)将2重量份用Hummers法所制备的氧化石墨分散在10倍重量的溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声波分散10小时，得到氧化石墨胶体悬浊液；
(2)将40重量份的苯乙烯单体加入到60重量份经除水处理的己内酰胺中，加2重量份自由基引发剂偶氮二异丁腈，在80℃氮气保护下，反应48h，得透明粘稠的聚苯乙烯/己内酰胺混合液；
(3)将步骤(1)得到的氧化石墨胶体悬浊液加入到步骤(2)的聚苯乙烯/己内酰胺混合液中，搅拌混合均匀，在100℃下用减压蒸馏2小时除去大部分溶剂，然后加入1重量份催化剂氢氧化钠，160℃减压蒸馏20min，再加入1重量份活化剂甲苯二异腈酸酯，摇匀，立刻倒入预热至150℃的模具中反应1h得到复合材料；
(4)将步骤(3)得到的复合材料粉碎，用溶剂四氢呋喃充分溶解，过滤得到黑色粉末，即为尼龙6导电微球。
Claims (4)
1.一种尼龙6导电微球的制备方法，其特征在于，该方法是采用自由基聚合和阴离子聚合两步过程得到，具体包括以下步骤：
（1）将0.5～2重量份氧化石墨分散在10~100倍重量的溶剂中，超声波分散3~10小时，得到氧化石墨胶体悬浊液；
（2）以苯乙烯和己内酰胺的总质量为100重量份计，将10～40重量份的苯乙烯单体加入到60～90重量份经除水处理的己内酰胺中，加入0.1~2重量份自由基引发剂，氮气保护下在70～80℃反应12～48h，得到聚苯乙烯/己内酰胺混合液；
（3）将步骤（1）得到的氧化石墨胶体悬浊液加入到步骤（2）的聚苯乙烯/己内酰胺混合液中，搅拌混合均匀，在60~100℃下用减压蒸馏1~2小时除去大部分溶剂，然后加入0.2～1重量份催化剂，120～160℃减压蒸馏15～20min，再加入0.2～1重量份活化剂，混合均匀后倒入预热至150～170℃的模具中反应30min～1h得到复合材料；
（4）将步骤（3）得到的复合材料粉碎，用溶剂充分溶解，过滤得到黑色粉末，即为尼龙6导电微球；
步骤（1）所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；
步骤（2）所述的自由基引发剂为偶氮二异丁腈；
步骤（3）所述的催化剂为氢氧化钠；
步骤（3）所述的活化剂是甲苯二异腈酸酯；
步骤（4）所述的溶剂为四氢呋喃。
2.根据权利要求1所述的一种尼龙6导电微球的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨为Hummers法所制备。
3.根据权利要求1所述的一种尼龙6导电微球的制备方法，其特征在于，所述的己内酰胺为工业级己内酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种尼龙6导电微球的制备方法，其特征在于，所述的苯乙烯为分析纯苯乙烯。
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Denomination of invention: Preparation method of nylon-6 conductive microsphere Effective date of registration: 20191202 Granted publication date: 20130515 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd. Registration number: Y2019980000815 |