一種導電高分子復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種導電高分子復合材料的制備方法，該方法是一種聚氯乙烯（PVC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PAMM）共混基聚苯胺、碳納米管復合材料的制備方法，通過本方法制備的導電高分子復合材料成形工藝簡單、復合材料的機械性能好、導電率高，可以作為中性和酸環境的電極材料或者作為防腐、導電涂層材料使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，尤其是PVC和PAMM共混基聚苯胺、碳納米管復合材料及其制備方法。
技術介紹
聚苯胺是一種最有應用前景的導電高分子材料，因為它具有良好的熱穩定性，化學穩定性和電化學可逆性，優良的電磁微波吸收性能，原料易得，合成方法簡便，還有獨特的摻雜現象等特性。目前在聚苯胺的制備和應用研究都取得的了令人矚目的進展，但是不管是通過化學氧化還是電化學法制備的聚苯胺都是粉體材料，在實際應用中難以進行成形加工。圍繞聚苯胺成形應用研究，人們進行了很多努力。先后出現了聚苯胺膜材料、聚苯胺修飾電極材料、聚苯胺修飾傳感器、電磁屏蔽涂料、金屬器件防腐涂料，這些研究集中在從粉體材料粉體的物理性質出發不考慮將聚苯胺基材料做成大體積導電材料，而只考慮其作為修飾和膜材料的應用。在考慮大體積聚苯胺成形處理工藝方面來看，出現了水溶性聚苯胺、聚苯胺與常用高分子材料的共混、共溶、共熔、共聚等方法，這些方法的目標是制備出能實際應用的聚苯胺大體積材料；另外，一些研究者還研究了靜壓成形材料并將其應用于無水體系。另外，Vincent和Armes等還提出來開發水相膠體分散體系是解決難于成型加工缺點的重要方法。人們已經開發了聚苯胺包覆無機納米顆粒(例如Si02、Ti02、W C等)等材料，聚苯胺包覆有機納米顆粒(例如PS、PMMA等)等材料。這些有聚苯胺包覆的材料能在一定程度上解決聚苯胺的加工性。對于導電高分子材料來說，還有一個缺點就是導電率還是不能與金屬相媲美。針對聚苯胺難于成形加工這一自身的缺點，本專利技術提供了一種可以制備大體積和大面積的聚苯胺導電復合材料的方法，該方法不僅能夠解決聚苯胺的成形問題，還能使得到的復合材料具有較高的導電率，而且制備的復合導電材料由于具有有機大分子的骨架結構，復合材料可以有效的克服由于聚苯胺吸水體積增長導致的變形，所以該復合材料可以應用于有水的體系。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種導電高分子復合材料的制備方法，這是一種聚氯乙烯 (PVC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PAMM)共混基聚苯胺、碳納米管復合材料的制備方法，采用本專利技術的方法制備的導電高分子復合材料具有物理性質穩定、導電率高、易于成形加工等特點。本專利技術工藝流程及工藝控制條件如下①將碳納米管和聚苯胺超聲分散在有機溶劑中形成穩定的分散體系，超聲時間為 30 45min，超聲分散過程中要將分散體系密封，以防有機溶劑揮發，超聲分散好的分散體系保持在攪拌條件下備用，其中碳納米管的用量占最終制得的復合材料質量的I 30%， 聚苯胺的添加量占最終制得的復合材料質量的20 65%，有機溶劑添加量為能完全有效分散碳納米管和聚苯胺即可；②將聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯溶解在有機溶劑中制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯混合物的用量以占最終制得的復合材料質量的30% 70%，聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯的質量比為1:4 4:1 ;有機溶劑的選取要與步驟①的種類相同，有機溶劑添加量為能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯即可； ③將步驟①和步驟②制備的溶液在攪拌狀態下混合，并在攪拌條件下加熱至45°C 60°C揮發有機溶劑，得到粘稠度較高的粘流態復合物，將粘流態復合物在成形模子中進行室溫多次澆鑄成形，每層澆鑄的厚度要小于0. 5cm，澆鑄完成后將樣品加熱到100°C 150°C熱處理2 3小時，即得到導電高分子復合材料。本專利技術中所述第①、②部分的工藝步驟還可以是先將聚苯胺和碳納米管分散在溶解了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚氯乙烯(PVC)的有機溶液(有機溶劑的選擇與步驟 ①和②中相同)中，混合溶液經超聲分散得到穩定的分散系統，再將分散系統與已經溶解好的聚氯乙烯(PVC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有機溶液(有機溶劑的選擇與步驟①和②中相同)共混，攪拌加熱、成型，加熱處理后，即得到導電高分子復合材料，此過程中制備復合材料的原料的量與步驟①和②中選取的量相同。本專利技術中所述有機溶劑為四氫呋喃、氯仿、N-甲基吡咯烷酮中一種。本專利技術中所述碳納米管是市購碳納米管經過體積比為3 1的濃硫酸和濃硝酸混合酸在50°C 60°C活化處理3 5小時制得。本專利技術另一目的是提供一種導電高分子復合材料。本專利技術相對于現有技術的優點和技術效果 (1)本專利技術制備的PVC和PAMM共混基聚苯胺、碳納米管復合材料成形工藝簡單，通過原位聚合法將聚苯胺包覆在碳納米管表面，通過本方法制備的復合材料的機械性能好、導電率高，還具備了聚苯胺的催化活性等優點，可以作為中性和酸環境的電極材料或者作為防腐、導電涂層材料使用； (2)本專利技術方法不僅能夠解決聚苯胺的成形問題，還能使得到的復合材料具有較高的導電率，通過本方法能夠得到大體積和大面積的聚苯胺導電復合材料，且制備的復合導電材料具有有機大分子的骨架結構，復合材料可以有效的克服由于聚苯胺吸水體積增長導致的變形，所以該復合材料可以應用于有水的體系。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術作進一步詳細說明，但本專利技術保護范圍不局限于所述內容。實施例I :本導電高分子復合材料的制備方法，具體內容如下 ①將0.3g碳納米管和I. 2g聚苯胺超聲分散在20ml四氫呋喃中形成穩定的分散體系，超聲頻率為40KHZ，超聲時間40min，超聲分散過程在密封條件下進行，超聲分散好的分散體系在攪拌條件下備用，其中碳納米管的添加量為最終制得的復合材料質量的10%，聚苯胺的添加量為最終制得的復合材料質量的40%，有機溶劑添加量為能完全溶解碳納米管和聚苯胺即可； ②將I.Og聚甲基丙烯酸甲酯與0. 5g聚氯乙烯溶解在50ml四氫呋喃中，磁力攪拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯混合物的用量為最終制得的復合材料質量的50%，聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯的質量比為2:1，有機溶劑添加量為能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯即可； ③將步驟①和步驟②制備的溶液在攪拌狀態下混合，并在攪拌條件下加熱至50°C揮發有機溶劑，得到粘稠度較高的粘流態復合物，將粘流態復合物在室溫下，在直徑為4cm的圓形容器內澆鑄成形，每層澆鑄的厚度小于0. 5cm,澆鑄完成后將樣品加熱到130°C熱處理2小時，即得到導電高分子復合材料，所得樣品導電率12S/cm，厚度1. 5_。實施例2 :本導電高分子復合材料的制備方法，具體內容如下 ①將0.96g碳納米管(經過體積比為3 1的濃硫酸和濃硝酸混合酸在60°C活化處理3小時制得)和0. 64g聚苯胺超聲分散在20ml氯仿中形成穩定的分散體系，超聲頻率為 40KHZ，超聲時間30min，超聲分散過程在密封條件下進行，超聲分散好的分散體系在攪拌條件下備用，其中碳納米管的添加量為最終制得的復合材料質量的30%，聚苯胺的添加量為最終制得的復合材料質量的20%，有機溶劑添加量為能完全溶解碳納米管和聚苯胺即可； ②將I.2g聚甲基丙烯酸甲酯與0. 4g聚氯乙烯溶解在50ml氯仿中，磁力攪拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯混合物的用量為最終制得的復合材料質量的50%，聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯的質量比為3:1，有機溶劑添加量為能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯即可； ③將步驟①和步驟②制備的溶液在攪拌狀態下混合，并在攪拌條件下加熱至45°C揮發有機溶劑，得到粘稠度較本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種導電高分子復合材料的制備方法，其特征在于按如下步驟進行：①將碳納米管和聚苯胺超聲分散在有機溶劑中形成穩定的分散體系，超聲時間30～45min，超聲分散過程在密封條件下進行，超聲分散好的分散體系在攪拌條件下備用，其中碳納米管的添加量為最終制得的復合材料質量的1～30％，聚苯胺的添加量為最終制得的復合材料質量的20～65％，有機溶劑添加量為能完全有效分散碳納米管和聚苯胺即可；?②將聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯溶解在有機溶劑中，攪拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯混合物的用量為最終制得的復合材料質量的30％～70％，聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯的質量比為1:4～4:1，有機溶劑添加量為能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯即可；?③將步驟①和步驟②制備的溶液在攪拌狀態下混合，并在攪拌條件下加熱至45～60℃揮發有機溶劑，得到粘稠度較高的粘流態復合物，將粘流態復合物在室溫下澆鑄成形，每層澆鑄的厚度小于0.5cm，澆鑄完成后將樣品加熱到100℃～150℃熱處理2～3小時，即得到導電高分子復合材料。

【技術特征摘要】
1.一種導電高分子復合材料的制備方法，其特征在于按如下步驟進行 ①將碳納米管和聚苯胺超聲分散在有機溶劑中形成穩定的分散體系，超聲時間30 45min，超聲分散過程在密封條件下進行，超聲分散好的分散體系在攪拌條件下備用，其中碳納米管的添加量為最終制得的復合材料質量的I 30%，聚苯胺的添加量為最終制得的復合材料質量的20 65%，有機溶劑添加量為能完全有效分散碳納米管和聚苯胺即可； ②將聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯溶解在有機溶劑中，攪拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯混合物的用量為最終制得的復合材料質量的30% 70%，聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯的質量比為1:4 4:1，有機溶劑添加量為能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯即可； ③將步驟①和步驟②制備的溶液在攪拌狀態下混合，并在攪拌條件下加熱至45 60°C揮發有機溶劑，得到粘稠度較高的粘流態復合物，將粘流態復合物在室溫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付仁春，郭忠誠，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：