CN105385330B - 一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，采用聚丙烯酰氯接枝功能化处理的碳纳米管，反应液再与带羟基的聚氨酯树脂接枝，即利用剩余的酰氯基团与带有羟基的聚氨酯反应，制得碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂，最后将制得的改性聚氨酯与未改性的聚氨酯混合，制成涂料。该方法利用活泼的酰氯基团与碳纳米管接枝，然后与聚氨酯接枝，保证了碳纳米管在涂料中的分散均匀性和填充牢固性；并且，显著提高了碳纳米管的接枝率，有效消除了碳纳米管在有机物中的团聚现象，提高其在聚氨酯涂料中的分散性与提高涂料的导电性，进而得到高分散性的纳米复合聚氨酯涂料，来制备具有优异抗静电性能、电磁屏蔽性能的改性涂料。

Description

一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法
技术领域
本发明涉及涂料改性技术领域，尤其涉及一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法。
背景技术
高分子材料有着优异的电绝缘性能，并广泛用于人类生产、生活中，但是高分子材料的高电阻率往往使其在生产、储运和使用过程中产生静电危害，为了减少这些危害，导电涂料得到了大力发展。目前，在电子工业、航空航天、建筑工业等领域，导电涂料实现了其特有的价值。导电涂料屏蔽了计算机、电视机等电子产品的电磁波，在军事雷达探测方面防止了无线电干扰，以及寒冷地区石油输送管道及船舶甲板的加热去冰。
聚氨酯材料具备许多优异的性能，如不易燃烧、散发的气味小、低毒性、对环境的危害小；另外，一般聚氨酯特有的柔韧度好、强度高、抗老化和耐摩擦等的优异性能外，还具有成膜性高，涂膜性强等特点。涂层不仅耐寒耐热，而且富有弹性，附着牢固，在塑料和玻璃表面有非常显著的粘合力。碳纳米管中碳原子轨道以SP2杂化，碳原子周围存在一个未成对电子，它可在一定外界条件下发生定向移动，从而使材料表现出带电的性能，具有优异的抗静电性能、电磁屏蔽性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，将具有优异电性能的碳纳米管与综合性能良好的聚氨酯有机的结合起来，制备化学改性聚氨酯导电涂料。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，包括以下步骤。
步骤1、在氮气保护下，向1,4-二氧六环溶剂中加入4～10mg引发剂和4～10ml丙烯酰氯单体，在50～80℃下反应5～10h，得聚丙烯酰氯溶液待用。
步骤2、取0.5～1g碳纳米管，在15～30℃下，70～100ml浓硫酸中搅拌反应4～6h；然后加入与浓硫酸等体积的浓硝酸继续反应1～2h后，在130～150℃下冷凝回流2～4h，得功能化处理的碳纳米管。
步骤3、将步骤2功能化处理的的碳纳米管120～300mg分散在1,4-二氧六环溶剂中，超声10～20min，随后将其倒入步骤1得到的聚丙烯酰氯溶液中，加入三乙胺或吡啶调节pH值为7～10，继续反应8～12h，得酰氯处理碳纳米管反应液。
步骤4、将50～80g带有羟基的聚氨酯溶液倒入步骤3的酰氯处理碳纳米管反应液中，继续反应5～8h，得碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂。
步骤5、将步骤4所得的碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂与聚氨酯均匀混合，制得导电涂料。
所述步骤1中引发剂为油溶性引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）、偶氮二异庚腈。
所述步骤4中所用聚氨酯为羟基封端的聚氨酯。
所述步骤4中带有羟基的聚氨酯与步骤5中聚氨酯的质量比为2～4:3～4。
与现有技术相比本发明的有益效果。
本发明提供的碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，采用聚丙烯酰氯接枝功能化处理的碳纳米管，反应液再与带羟基的聚氨酯树脂接枝，即利用剩余的酰氯基团与带有羟基的聚氨酯反应，制得碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂，最后将制得的改性聚氨酯与未改性的聚氨酯混合，制成涂料。该方法利用活泼的酰氯基团与碳纳米管接枝，然后与聚氨酯接枝，保证了碳纳米管在涂料中的分散均匀性和填充牢固性；并且，显著提高了碳纳米管的接枝率，有效消除了碳纳米管在有机物中的团聚现象，提高其在聚氨酯涂料中的分散性与提高涂料的导电性，进而得到高分散性的纳米复合聚氨酯涂料，来制备具有优异抗静电性能、电磁屏蔽性能的改性涂料。
附图说明
图1为聚丙烯酰氯合成示意图。
图2为碳纳米管功能化处理示意图。
图3为制备方法步骤3、4中碳纳米管的酰氯化处理和羟基聚氨酯的化学改性反应示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。
请参阅图1-3，本实施例提供一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，包括以下步骤。
步骤1、在氮气（N2）保护下，向50ml 1,4-二氧六环溶剂中加入10mg偶氮二异丁腈（AIBN）和4ml丙烯酰氯单体，在70℃下反应8h，得聚丙烯酰氯溶液。
步骤2、取1g碳纳米管，20℃下，在70ml浓硫酸中电磁搅拌反应6h；然后加入70ml浓硝酸继续反应1h后，在135℃下冷凝回流2h，得功能化处理的碳纳米管。
步骤3、将步骤2功能化处理的的碳纳米管150mg分散在50ml 1,4-二氧六环溶剂中，超声20min，随后将其倒入步骤1中制得的聚丙烯酰氯溶液中，加入三乙胺调节pH值为7～10，继续反应8h，得反应液。
步骤4、取50g羟基聚氨酯加入100ml1,4-二氧六环溶剂中，配成溶液倒入步骤3的反应液中，继续反应5h，得碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂。
步骤5、将步骤4所得的碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂与50g聚氨酯均匀混合，制得导电涂料。

Claims (3)

1.一种碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在氮气保护下，向1,4-二氧六环溶剂中加入4～10mg引发剂和4～10ml丙烯酰氯单体，在50～80℃下反应5～10h，得聚丙烯酰氯溶液待用；
步骤2、取0.5～1g碳纳米管，在15～30℃下，70～100ml浓硫酸中搅拌反应4～6h；然后加入与浓硫酸等体积的浓硝酸继续反应1～2h后，在130～150℃下冷凝回流2～4h，得功能化处理的碳纳米管；
步骤3、将步骤2功能化处理的碳纳米管120～300mg分散在1,4-二氧六环溶剂中，超声10～20min，随后将其倒入步骤1得到的聚丙烯酰氯溶液中，加入三乙胺或吡啶调节pH值为7～10，继续反应8～12h，得酰氯处理碳纳米管反应液；
步骤4、将50～80g带有羟基的聚氨酯溶液倒入步骤3的酰氯处理碳纳米管反应液中，继续反应5～8h，得碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂；
步骤5、将步骤4所得的碳纳米管化学修饰的聚氨酯树脂与聚氨酯均匀混合，制得导电涂料；
所述步骤4中带有羟基的聚氨酯与步骤5中聚氨酯的质量比为2～4:3～4。
2.如权利要求1所述的碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，其特征在于，所述步骤1中引发剂为油溶性引发剂偶氮二异丁腈AIBN或偶氮二异庚腈。
3.如权利要求1所述的碳纳米管化学改性聚氨酯导电涂料的方法，其特征在于，所述步骤4中所用聚氨酯为羟基封端的聚氨酯。
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