CN103382304A - 耐腐蚀性导电高分子材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，包括以下步骤：（1）原料的预备；（2）废旧玻璃钢粉的处理；（3）废塑料瓶的处理；（4）原料的混合；（5）熔炼；（6）耐腐蚀性导电高分子材料的制备。本发明还公开了由此方法制备的耐腐蚀性导电高分子材料，此材料将两大类导电高分子材料结合在一起，导电性能有了明显的提高，同时使用废旧玻璃钢粉、废塑料瓶，通过废料的循环使用，不仅减少了对环境的污染，而且降低了生产成本。表面的废旧塑料瓶粉末和废旧的玻璃钢粉中的玻璃纤维、环氧树脂，使材料在耐酸碱腐蚀方面具有优异的性能。
Description
技术领域
本发明涉及导电高分子材料领域，具体涉及一种耐腐蚀性导电高分子材料及其制备方法。
背景技术
自从1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）和日本科学家白川英树（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔（Polyacetylene,PA）具有金属导电特性以来，有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念，而且它的发现和发展为低维固体电子学，乃至分子电子学的建立和完善作出重要贡献，进而为分子电子学的建立打下基础，而具有重要的科学意义。
所谓导电高分子是由具有共轭∏键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能，使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件，以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。因此，导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。经过近30多年的发展，导电高分子已取得了重要的研究进展。
导电高分子材料由结构型和复合型两大类组成。结构型导电高分子材料本身的结构特征使得材料具有导电性，常见的如含有共轭体系的聚苯胺。其合成成本较低，但材料电导率不高。复合型导电高分子材料则是通过填充导电纳米颗粒，使本身不导电的高分子材料，具有高导电率的性质。通常填充材料的成本较高，但制得的材料的电导率，随填充材料的纯度而影响电导率变化。
本发明将两大类导电高分子材料结合在一起，制得了耐腐蚀性的导电高分子材料。此材料的导电性能有了明显的提高，同时使用废旧玻璃钢粉、废塑料瓶，通过废料的循环使用，不仅减少了对环境的污染，而且降低了生产成本。表面的废旧塑料瓶粉末和废旧的玻璃钢粉中的玻璃纤维、环氧树脂，使材料在耐酸碱腐蚀方面具有优异的性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐腐蚀性的导电高分子材料，此材料的导电性能有了明显的提高，同时使用废旧玻璃钢粉、废塑料瓶，通过废料的循环使用，不仅减少了对环境的污染，而且降低了生产成本。表面的废旧塑料瓶粉末和废旧的玻璃钢粉中的玻璃纤维、环氧树脂，使材料在耐酸碱腐蚀方面具有优异的性能。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：
一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料的预备：原料及其各组分的重量比如下：
（2）废旧玻璃钢粉的处理：称取对应量的废旧玻璃钢粉，将其加入对应量的乙醇中，再放入超声波清洗机中进行超声处理，总处理时间30分钟；处理后取出晾干，置于110℃的烘箱中干燥1小时，备用；
（3）废塑料瓶的处理：将对应量的废塑料瓶清洗干净，在100℃下烘干，然后在粉碎机中粉碎为粒径小于20微米的粉末；
（4）原料的混合：将对应量的聚苯胺和处理过的废旧玻璃钢粉在高速搅拌器中混合均匀，然后向其中加入除Ni/C导电粉末和处理的废塑料瓶以外的其他成分，高速搅拌混合均匀；
（5）熔炼：将步骤（4）的混合物熔融，熔化温度为200℃，时间为30分钟，然后加入对应量的Ni/C导电粉末，搅拌混合，使Ni/C导电粉末完全浸润和分散；
（6）耐腐蚀性导电高分子材料的制备：在步骤（5）的物料处于熔融且即将进入冷却定型阶段时，将步骤（3）得到的废塑料瓶粉末喷洒或涂覆在材料的表面或模具的内表面，使它们直接热复合，然后冷却定型得到耐腐蚀性导电高分子材料。
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，步骤（1）中原料聚苯胺的制备方法为：称取2.328g苯胺加入到50ml1M盐酸溶液中，将溶液分别放在在磁力搅拌器上并在30℃下对样品进行加热搅拌；然后称取5.7g过硫酸铵用去离子水配成1M的溶液，25min滴加完毕；当反应完成后，将产物置于盐酸中进行聚苯胺掺杂15小时，抽滤、洗涤、干燥，制备聚苯胺粉末。
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，步骤（1）中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡之一。
步骤（1）中分散剂为PE蜡、乙烯共聚物蜡和氧化PP蜡之一。
步骤（1）中抗氧化助剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076之一。
一种由所述制备方法制得的一种耐腐蚀性导电高分子材料，原料及其各组分的重量比如下：
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，原料中聚苯胺的制备方法为：称取2.328g苯胺加入到50ml1M盐酸溶液中，将溶液分别放在在磁力搅拌器上并在30℃下对样品进行加热搅拌；然后称取5.7g过硫酸铵用去离子水配成1M的溶液，25min滴加完毕；当反应完成后，将产物置于盐酸中进行聚苯胺掺杂15小时，抽滤、洗涤、干燥，制备聚苯胺粉末。
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，原料中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡之一；分散剂为PE蜡、乙烯共聚物蜡和氧化PP蜡之一；抗氧化助剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076之一。
本发明使用的聚苯胺具有导电率高且可调范围大、独特的掺杂机理、原料价廉和环境稳定性好等优点，而成为最具应用价值的导电高分子之一。废旧的玻璃钢粉中含有玻璃纤维、环氧树脂，耐腐蚀性能良好，且具有粘结性；废旧塑料瓶粉末耐酸碱腐蚀，将其加入材料中做填料和覆盖在材料的表面，很好地改善了材料耐腐蚀性能。废旧的玻璃钢粉和分散剂，使Ni/C导电粉末能够很好地均匀分散在聚苯胺中而不团聚。
本发明提供的耐腐蚀性导电高分子材料的导电性能有了明显的提高，同时使用废旧玻璃钢粉、废塑料瓶，通过废料的循环使用，不仅减少了对环境的污染，而且降低了生产成本。
附图说明
图1：本发明实施例的制备工艺流程图。
具体实施例
实施例1：本发明实施例提供的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料的预备：原料及其各组分的重量比如下：
（2）废旧玻璃钢粉的处理：称取对应量的废旧玻璃钢粉，将其加入对应量的乙醇中，再放入超声波清洗机中进行超声处理，总处理时间30分钟；处理后取出晾干，置于110℃的烘箱中干燥1小时，备用；
（3）废塑料瓶的处理：将对应量的废塑料瓶清洗干净，在100℃下烘干，然后在粉碎机中粉碎为粒径小于20微米的粉末；
（4）原料的混合：将对应量的聚苯胺和处理过的废旧玻璃钢粉在高速搅拌器中混合均匀，然后向其中加入除Ni/C导电粉末和处理的废塑料瓶以外的其他成分，高速搅拌混合均匀；
（5）熔炼：将步骤（4）的混合物熔融，熔化温度为200℃，时间为30分钟，然后加入对应量的Ni/C导电粉末，搅拌混合，使Ni/C导电粉末完全浸润和分散；
（6）耐腐蚀性导电高分子材料的制备：在步骤（5）的物料处于熔融且即将进入冷却定型阶段时，将步骤（3）得到的废塑料瓶粉末喷洒或涂覆在材料的表面或模具的内表面，使它们直接热复合，然后冷却定型得到耐腐蚀性导电高分子材料。
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，步骤（1）中原料聚苯胺的制备方法为：称取2.328g苯胺加入到50ml1M盐酸溶液中，将溶液分别放在在磁力搅拌器上并在30℃下对样品进行加热搅拌；然后称取5.7g过硫酸铵用去离子水配成1M的溶液，25min滴加完毕；当反应完成后，将产物置于盐酸中进行聚苯胺掺杂15小时，抽滤、洗涤、干燥，制备聚苯胺粉末。
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，步骤（1）中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡之一。
步骤（1）中分散剂为PE蜡、乙烯共聚物蜡和氧化PP蜡之一。
步骤（1）中抗氧化助剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076之一。
一种由所述制备方法制得的一种耐腐蚀性导电高分子材料，原料及其各组分的重量比如下：
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，原料中聚苯胺的制备方法为：称取2.328g苯胺加入到50ml1M盐酸溶液中，将溶液分别放在在磁力搅拌器上并在30℃下对样品进行加热搅拌；然后称取5.7g过硫酸铵用去离子水配成1M的溶液，25min滴加完毕；当反应完成后，将产物置于盐酸中进行聚苯胺掺杂15小时，抽滤、洗涤、干燥，制备聚苯胺粉末。
所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，原料中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡之一；分散剂为PE蜡、乙烯共聚物蜡和氧化PP蜡之一；抗氧化助剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076之一。
实施例2：本发明提供的耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法及制品，基本上与实施例1相同，其不同之处在于：
原料及其各组分的重量比如下：
实施例3：本发明提供的耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法及制品，基本上与实施例1及2相同，其不同之处在于：
原料及其各组分的重量比如下：
本发明提供的耐腐蚀性导电高分子材料的导电性能有了明显的提高，同时使用废旧玻璃钢粉、废塑料瓶，通过废料的循环使用，不仅减少了对环境的污染，而且降低了生产成本。使用废旧玻璃钢粉末和废塑料瓶加入材料内和覆盖在材料表面，大大增强了材料的耐腐蚀性。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的原料和制备方法，而得到的其他类似的耐腐蚀性导电高分子材料，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料的预备：原料及其各组分的重量比如下：
（2）废旧玻璃钢粉的处理：称取对应量的废旧玻璃钢粉，将其加入对应量的乙醇中，再放入超声波清洗机中进行超声处理，总处理时间30分钟；处理后取出晾干，置于110℃的烘箱中干燥1小时，备用；
（3）废塑料瓶的处理：将对应量的废塑料瓶清洗干净，在100℃下烘干，然后在粉碎机中粉碎为粒径小于20微米的粉末；
（4）原料的混合：将对应量的聚苯胺和处理过的废旧玻璃钢粉在高速搅拌器中混合均匀，然后向其中加入除Ni/C导电粉末和处理的废塑料瓶以外的其他成分，高速搅拌混合均匀；
（5）熔炼：将步骤（4）的混合物熔融，熔化温度为200℃，时间为30分钟，然后加入对应量的Ni/C导电粉末，搅拌混合，使Ni/C导电粉末完全浸润和分散；
（6）耐腐蚀性导电高分子材料的制备：在步骤（5）的物料处于熔融且即将进入冷却定型阶段时，将步骤（3）得到的废塑料瓶粉末喷洒或涂覆在材料的表面或模具的内表面，使它们直接热复合，然后冷却定型得到耐腐蚀性导电高分子材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中原料聚苯胺的制备方法为：称取2.328g苯胺加入到50ml1M盐酸溶液中，将溶液分别放在在磁力搅拌器上并在30℃下对样品进行加热搅拌；然后称取5.7g过硫酸铵用去离子水配成1M的溶液，25min滴加完毕；当反应完成后，将产物置于盐酸中进行聚苯胺掺杂15小时，抽滤、洗涤、干燥，制备聚苯胺粉末。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡之一。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中分散剂为PE蜡、乙烯共聚物蜡和氧化PP蜡之一。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中抗氧化助剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076之一。
6.一种实施权利要求1-5之一所述制备方法制得的一种耐腐蚀性导电高分子材料，其特征在于，原料及其各组分的重量比如下：
7.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，其特征在于，原料中聚苯胺的制备方法为：称取2.328g苯胺加入到50ml1M盐酸溶液中，将溶液分别放在在磁力搅拌器上并在30℃下对样品进行加热搅拌；然后称取5.7g过硫酸铵用去离子水配成1M的溶液，25min滴加完毕；当反应完成后，将产物置于盐酸中进行聚苯胺掺杂15小时，抽滤、洗涤、干燥，制备聚苯胺粉末。
8.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，其特征在于，原料中润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡之一。
9.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，其特征在于，原料中分散剂为PE蜡、乙烯共聚物蜡和氧化PP蜡之一。
10.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性导电高分子材料，其特征在于，原料中抗氧化助剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076之一。
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