CN108003471A - 一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：月桂基二甲基氧化胺0.7‑1、山梨坦单油酸酯1‑2、3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1‑2、苯胺130‑150、碳纳米管10‑14、环烷酸钡0.6‑1、二丙酮醇5‑7、蓖麻油酸3‑4、轻质碳酸钙7‑9、高锰酸钾1‑2、过氧化二苯甲酰0.4‑1、聚丙烯120‑149、N‑甲基吡咯烷酮16‑20。本发明加入的聚苯胺与聚丙烯的相容性好，赋予了聚丙烯一定的导电性能，扩大了聚丙烯材料的应用领域。

Description

一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料及其制备方法
技术领域
发明属于导电材料领域，具体涉及一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料及其制备方法。
背景技术
聚苯胺作为导电高分子材料之一，因其化学稳定性好、耐候性佳、原料廉价易得、合成方法简单以及导电性能等，被认为是最具有商业应用价值的结构性导电高分子，在生物传感器、防腐材料、吸波材料等领域有巨大市场需求。但聚苯胺电导率不高以及后期加工处理、稳定性差的问题使其在推广应用上受到较大影响；
因此通过复合改性技术在一定程度上改善其加工性能差、稳定性差并提高电导率成为一种有效途径，不仅可以获得功能性复合材料，也拓宽了它的应用领域。
发明内容
发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料及其制备方法。
实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：
月桂基二甲基氧化胺0.7-1、山梨坦单油酸酯1-2、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1-2、苯胺130-150、碳纳米管10-14、环烷酸钡0.6-1、二丙酮醇5-7、蓖麻油酸3-4、轻质碳酸钙7-9、高锰酸钾1-2、过氧化二苯甲酰0.4-1、聚丙烯120-149、N-甲基吡咯烷酮16-20。
一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量30-40倍的混酸溶液中，浸泡1-2小时，加入高锰酸钾，升高温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取轻质碳酸钙，加入到其重量16-20倍的去离子水中，加入月桂基二甲基氧化胺，超声4-10分钟，得碳酸钙分散液；
(3)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量14-20倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取上述氧化碳纳米管，加入到碳酸钙分散液中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时，得油酸复合溶液；
(5)取3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入苯胺，在40-50℃下保温搅拌1-2小时，得氨基硅烷改性苯胺溶液；
(6)取上述氨基硅烷改性苯胺溶液，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，通入氮气，调节反应釜温度为70-75℃，加入上述油酸复合溶液，保温搅拌3-4小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得改性聚苯胺；
(7)取上述改性聚苯胺，与山梨坦单油酸酯混合，加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，加入聚丙烯，在90-95℃下预热20-30分钟，得导电改性聚丙烯；
(8)取上述导电改性聚丙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料。
本发明的优点：
本发明将碳纳米管、碳酸钙共混，采用油酸处理，然后将苯胺单体采用氨基硅烷改性，在引发剂作用下聚合，在聚合中通过氨基与油酸的反应，实现了复合填料在聚苯胺间的相容性，本发明加入的聚苯胺与聚丙烯的相容性好，赋予了聚丙烯一定的导电性能，扩大了聚丙烯材料的应用领域。
具体实施方式
实施例1
一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：
月桂基二甲基氧化胺0.7、山梨坦单油酸酯1、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1、苯胺130、碳纳米管10、环烷酸钡0.6、二丙酮醇5、蓖麻油酸3、轻质碳酸钙7、高锰酸钾1、过氧化二苯甲酰0.4、聚丙烯120、N-甲基吡咯烷酮16。
一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量30倍的混酸溶液中，浸泡1小时，加入高锰酸钾，升高温度为60℃，保温搅拌1小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取轻质碳酸钙，加入到其重量16倍的去离子水中，加入月桂基二甲基氧化胺，超声4分钟，得碳酸钙分散液；
(3)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量14倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取上述氧化碳纳米管，加入到碳酸钙分散液中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为60℃，保温搅拌1小时，得油酸复合溶液；
(5)取3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到其重量5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入苯胺，在40℃下保温搅拌1小时，得氨基硅烷改性苯胺溶液；
(6)取上述氨基硅烷改性苯胺溶液，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述油酸复合溶液，保温搅拌3小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得改性聚苯胺；
(7)取上述改性聚苯胺，与山梨坦单油酸酯混合，加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，加入聚丙烯，在90℃下预热20分钟，得导电改性聚丙烯；
(8)取上述导电改性聚丙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料。
施例2
一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：
月桂基二甲基氧化胺1、山梨坦单油酸酯2、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷2、苯胺150、碳纳米管14、环烷酸钡1、二丙酮醇7、蓖麻油酸4、轻质碳酸钙9、高锰酸钾2、过氧化二苯甲酰1、聚丙烯149、N-甲基吡咯烷酮20。
一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量40倍的混酸溶液中，浸泡2小时，加入高锰酸钾，升高温度为65℃，保温搅拌2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取轻质碳酸钙，加入到其重量20倍的去离子水中，加入月桂基二甲基氧化胺，超声10分钟，得碳酸钙分散液；
(3)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量20倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取上述氧化碳纳米管，加入到碳酸钙分散液中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为65℃，保温搅拌2小时，得油酸复合溶液；
(5)取3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到其重量7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入苯胺，在50℃下保温搅拌2小时，得氨基硅烷改性苯胺溶液；
(6)取上述氨基硅烷改性苯胺溶液，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，加入上述油酸复合溶液，保温搅拌4小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得改性聚苯胺；
(7)取上述改性聚苯胺，与山梨坦单油酸酯混合，加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，加入聚丙烯，在95℃下预热30分钟，得导电改性聚丙烯；
(8)取上述导电改性聚丙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料。
性能测试：
传统聚苯胺的电导率为2-2.5S/cm、本发明聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料的电导率为7.6-10S/cm；
传统聚苯胺的断裂伸长率为20-35％，本发明聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料的断裂伸长率为100-130％；
可以看出，本发明材料的电导率、断裂伸长率具有明显的提高。

Claims (2)

1.一种聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：
月桂基二甲基氧化胺0.7-1、山梨坦单油酸酯1-2、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1-2、苯胺130-150、碳纳米管10-14、环烷酸钡0.6-1、二丙酮醇5-7、蓖麻油酸3-4、轻质碳酸钙7-9、高锰酸钾1-2、过氧化二苯甲酰0.4-1、聚丙烯120-149、N-甲基吡咯烷酮16-20。
2.一种如权利要求1所述的聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量30-40倍的混酸溶液中，浸泡1-2小时，加入高锰酸钾，升高温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取轻质碳酸钙，加入到其重量16-20倍的去离子水中，加入月桂基二甲基氧化胺，超声4-10分钟，得碳酸钙分散液；
(3)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量14-20倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取上述氧化碳纳米管，加入到碳酸钙分散液中，搅拌均匀，加入蓖麻油酸，升高温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时，得油酸复合溶液；
(5)取3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入苯胺，在40-50℃下保温搅拌1-2小时，得氨基硅烷改性苯胺溶液；
(6)取上述氨基硅烷改性苯胺溶液，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，通入氮气，调节反应釜温度为70-75℃，加入上述油酸复合溶液，保温搅拌3-4小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得改性聚苯胺；
(7)取上述改性聚苯胺，与山梨坦单油酸酯混合，加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，加入聚丙烯，在90-95℃下预热20-30分钟，得导电改性聚丙烯；
(8)取上述导电改性聚丙烯，与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述聚苯胺掺杂聚丙烯导电材料。
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