CN105820499B - 一种聚苯胺复合型导电塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合导电材料技术领域，具体公开一种聚苯胺复合型导电塑料及其制备方法。按重量份数计，主要包括塑料基材90‑100份、聚苯胺15‑25份、二甲基亚砜5‑15份、石墨烯2‑4份、纳米银1‑5份、偶联剂1‑4份、增塑剂15‑20份、硬脂酸钙0.2‑1份、马来酸酐接枝聚丙烯1‑5份、表面活性剂0.5‑1.5份。本发明通过聚苯胺与其它高分子材料复合可以弥补聚苯胺的力学不足，同时改善普通高分子材料的电学性能，更能广泛应用推广。

Description

一种聚苯胺复合型导电塑料
发明领域
本发明属于复合导电材料技术领域，具体地说是涉及一种聚苯胺复合型导电塑料及其制备方法。
背景技术
聚苯胺是高分子化合物的一种，具有特殊的电学、光学性质，经掺杂后可具有导电性及电化学性能。经一定处理后，可制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学传感器的尿素酶传感器、电子场发射源、较传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电极材料、选择性膜材料、防静电和电磁屏蔽材料、导电纤维、防腐材料，等等。聚苯胺因其具有的原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。但由于分子间的强烈作用和高刚性链导致其难溶熔、难加工，在很大程度上限制了应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚苯胺复合型导电塑料及其制备方法。为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种聚苯胺复合型导电塑料，按重量分数计包括：塑料基材90-100份、聚苯胺15-25份、二甲基亚砜5-15份、石墨烯2-4份、纳米银1-5份、偶联剂1-4份、增塑剂15-20份、硬脂酸钙0.2-1份、马来酸酐接枝聚丙烯1-5份、表面活性剂0.5-1.5份。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述塑料基材为ABS树脂、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚碳酸酯PC、尼龙PA等聚合物中的一种或几种的混合物。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述聚苯胺按重量分数计由下列物质组成，苯胺15-25份、邻苯二甲酸二辛酯40-60份、盐酸10-20份、对甲基苯磺酸15-25份、重铬酸钾1-5份、氢氧化钠40-60份、丙酮60-80份。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂是钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂其中的一种或混合物。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述增塑剂为三醋酸甘油酯或柠檬酸三乙酯中的至少一种。
一种聚苯胺复合型导电塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述苯胺、所述邻苯二甲酸二辛酯加入到所述盐酸、所述对甲基苯磺酸的混合酸溶液中，以300-500r/min搅拌0.5-2h，形成乳液；然后将所述重铬酸钾滴加到所述乳液中，滴加结束后加入所述氢氧化钠继续反应1-3h，整个过程中反应体系的温度维持在0-20℃；去离子水洗涤至洗液中不含Cl-，再用所述丙酮洗涤、过滤、干燥、研磨，得到所述聚苯胺；
(2)将所述塑料基材、所述硬脂酸钙及所述马来酸酐接枝聚丙烯置于高速混合机中，以2000-3000r/min搅拌并升温至30-50℃时将所述增塑剂加入，继续保温1-4h得到混合物；
(3)在50-60℃水浴将所述石墨烯、所述纳米银加入所述二甲基亚砜中搅拌混合，分3-5次加入所述混合物中，保持恒温55-60℃搅拌1.5-2.5h；将所述聚苯胺加入上述溶液中，35-40℃恒温下搅拌15-20min，加入所述偶联剂、所述表面活性剂继续搅拌20-30min后加入步骤(2)所述混合物中搅拌1.5-2h，超声处理25-35min后，90-100℃真空干燥20-24h即得所述的聚苯胺复合型导电塑料。相对于现有技术，本发明的有益效果：由于ABS树脂、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚碳酸酯PC、尼龙PA等聚合物都是综合性能很优异的塑料，具有优良的化学稳定性，并且具有较好的力学性能，将聚苯胺与其复合，在一定程度上可以提高聚苯胺的可加工性。弥补了聚苯胺的力学不足，同时改善普通高分子材料的电学性能。加入纳米银同样也提高了材料的导电性和导热性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种聚苯胺复合型导电塑料，按重量分数计包括：塑料基材90份、聚苯胺15份、二甲基亚砜5份、石墨烯2份、纳米银1份、偶联剂1份、增塑剂15份、硬脂酸钙0.2份、马来酸酐接枝聚丙烯1份、表面活性剂0.5份。
塑料基材为ABS树脂与聚碳酸酯PC的混合物。
聚苯胺按重量分数计由下列物质组成，苯胺15份、邻苯二甲酸二辛酯40份、盐酸10份、对甲基苯磺酸15份、重铬酸钾1份、氢氧化钠40份、丙酮60份。偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂是钛酸酯偶联剂。
增塑剂为三醋酸甘油酯。
一种聚苯胺复合型导电塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将苯胺、邻苯二甲酸二辛酯加入到盐酸、对甲基苯磺酸的混合酸溶液中，以300r/min搅拌0.5h，形成乳液；然后将重铬酸钾滴加到乳液中，滴加结束后加入氢氧化钠继续反应1h，整个过程中反应体系的温度维持在0℃；去离子水洗涤至洗液中不含Cl-，再用丙酮洗涤、过滤、干燥、研磨，得到聚苯胺；
(2)将塑料基材、硬脂酸钙及马来酸酐接枝聚丙烯置于高速混合机中，以2000r/min搅拌并升温至30℃时将增塑剂加入，继续保温1h得到混合物；
(3)在50℃水浴将石墨烯、纳米银加入二甲基亚砜中搅拌混合，分3次加入混合物中，保持恒温55℃搅拌1.5h；将聚苯胺加入上述溶液中，35℃恒温下搅拌15min，加入偶联剂、表面活性剂继续搅拌20min后加入步骤(2)混合物中搅拌1.5h，超声处理25min后，90℃真空干燥20h即得所聚苯胺复合型导电塑料。
实施例2：
一种聚苯胺复合型导电塑料，按重量分数计包括：塑料基材100份、聚苯胺25份、二甲基亚砜15份、石墨烯4份、纳米银5份、偶联剂4份、增塑剂20份、硬脂酸钙1份、马来酸酐接枝聚丙烯5份、表面活性剂1.5份。
塑料基材为聚乙烯PE与聚氯乙烯PVC的混合物。
聚苯胺按重量分数计由下列物质组成，苯胺25份、邻苯二甲酸二辛酯60份、盐酸20份、对甲基苯磺酸25份、重铬酸钾5份、氢氧化钠60份、丙酮80份。偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂是铝酸酯偶联剂。
增塑剂为柠檬酸三乙酯。
一种聚苯胺复合型导电塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将苯胺、邻苯二甲酸二辛酯加入到盐酸、对甲基苯磺酸的混合酸溶液中，以500r/min搅拌2h，形成乳液；然后将重铬酸钾滴加到乳液中，滴加结束后加入氢氧化钠继续反应3h，整个过程中反应体系的温度维持在20℃；去离子水洗涤至洗液中不含Cl-，再用丙酮洗涤、过滤、干燥、研磨，得到聚苯胺；
(2)将塑料基材、硬脂酸钙及马来酸酐接枝聚丙烯置于高速混合机中，以3000r/min搅拌并升温至50℃时将增塑剂加入，继续保温4h得到混合物；
(3)在60℃水浴将石墨烯、纳米银加入二甲基亚砜中搅拌混合，分5次加入混合物中，保持恒温60℃搅拌2.5h；将聚苯胺加入上述溶液中，40℃恒温下搅拌20min，加入偶联剂、表面活性剂继续搅拌30min后加入步骤(2)混合物中搅拌2h，超声处理35min后，100℃真空干燥24h即得所聚苯胺复合型导电塑料。
实施例3：
一种聚苯胺复合型导电塑料，按重量分数计包括：塑料基材95份、聚苯胺20份、二甲基亚砜10份、石墨烯3份、纳米银3份、偶联剂2份、增塑剂17份、硬脂酸钙0.6份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、表面活性剂1.0份。
塑料基材为聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC与聚碳酸酯PC的混合物。
聚苯胺按重量分数计由下列物质组成，苯胺20份、邻苯二甲酸二辛酯50份、盐酸15份、对甲基苯磺酸20份、重铬酸钾3份、氢氧化钠50份、丙酮70份。偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂是钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的混合物。增塑剂为三醋酸甘油酯与柠檬酸三乙酯的混合物。
一种聚苯胺复合型导电塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将苯胺、邻苯二甲酸二辛酯加入到盐酸、对甲基苯磺酸的混合酸溶液中，以400r/min搅拌1.2h，形成乳液；然后将重铬酸钾滴加到乳液中，滴加结束后加入氢氧化钠继续反应2h，整个过程中反应体系的温度维持在10℃；去离子水洗涤至洗液中不含Cl-，再用丙酮洗涤、过滤、干燥、研磨，得到聚苯胺；
(2)将塑料基材、硬脂酸钙及马来酸酐接枝聚丙烯置于高速混合机中，以2500r/min搅拌并升温至40℃时将增塑剂加入，继续保温2.5h得到混合物；
(3)在55℃水浴将石墨烯、纳米银加入二甲基亚砜中搅拌混合，分4次加入混合物中，保持恒温57℃搅拌2.0h；将聚苯胺加入上述溶液中，37℃恒温下搅拌17min，加入偶联剂、表面活性剂继续搅拌25min后加入步骤(2)混合物中搅拌1.7h，超声处理30min后，95℃真空干燥22h即得所聚苯胺复合型导电塑料。对实施例1-3所制得的聚苯胺复合型导电塑料进行了导电率和30-3000Hz,屏蔽效能测试，发现实施例3所制备的产品导电率更高、屏蔽效能更好。
实施例 导电率s/cm 屏蔽能效(dB)
实施例1 1.5×10<sup>-2</sup> 25-50
实施例2 1.5×10<sup>-2</sup> 25-45
实施例3 1.6×10<sup>-2</sup> 30-55

Claims (1)

1.一种聚苯胺复合型导电塑料，其特征在于，按重量份数计包括：塑料基材90-100份、聚苯胺15-25份、二甲基亚砜5-15份、石墨烯2-4份 、纳米银1-5份、偶联剂1-4份、增塑剂15-20份、硬脂酸钙0.2-1份、马来酸酐接枝聚丙烯1-5份、表面活性剂0.5-1.5份；
所述塑料基材为ABS树脂、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚碳酸酯PC、尼龙PA中的一种或几种；
所述聚苯胺按重量份数计由下列物质组成，苯胺15-25份、邻苯二甲酸二辛酯40-60份、盐酸10-20份、对甲基苯磺酸15-25份、重铬酸钾1-5份、氢氧化钠40-60份、丙酮60-80份；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂其中的一种或混合物；
所述增塑剂为三醋酸甘油酯或柠檬酸三乙酯中的至少一种；
所述的聚苯胺复合型导电塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述苯胺、所述邻苯二甲酸二辛酯加入到所述盐酸、所述对甲基苯磺酸的混合酸溶液中，以300-500r/min搅拌0.5-2h，形成乳液；然后将所述重铬酸钾滴加到所述乳液中，滴加结束后加入所述氢氧化钠继续反应1-3h，整个过程中反应体系的温度维持在0-20℃；去离子水洗涤至洗液中不含Cl-，再用所述丙酮洗涤、过滤、干燥、研磨，得到所述聚苯胺；
(2)将所述塑料基材、所述硬脂酸钙及所述马来酸酐接枝聚丙烯置于高速混合机中，以2000-3000r/min搅拌并升温至30- 50℃时将所述增塑剂加入，继续保温1-4h得到混合物；
(3)在50-60℃水浴将所述石墨烯、所述纳米银加入所述二甲基亚砜中搅拌混合，分3-5次加入所述混合物中，保持恒温55-60℃搅拌1.5-2.5h；将所述聚苯胺加入上述溶液中，35-40℃恒温下搅拌 15-20min，加入所述偶联剂、所述表面活性剂继续搅拌20-30min 后加入步骤（2）所述混合物中搅拌1.5-2h，超声处理25-35min 后，90-100℃真空干燥 20-24h即得所述的聚苯胺复合型导电塑料。
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