一种聚苯乙烯导电超疏水复合膜制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚苯乙烯导电超疏水薄膜，复合薄膜由碳纳米管和磺化聚苯乙烯组成。该复合薄膜的制备方法包括：将多壁碳纳米管和磺化聚苯乙烯溶于溶剂中，得到导电碳纳米管混合溶液，最后利用真空抽滤装置，得到聚苯乙烯导电超疏水薄膜。该复合膜在全pH值范围内对纯水，酸性和碱性溶液下表现出极高的接触角和自洁能力。同时该导电高分子复合膜在酸性碱性液存在下，导电性不发生变化。全套制备方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料领域，具体的说是涉及一种高接触角和低滚动角的超疏水、 超疏酸和碱溶液的导电聚苯乙烯复合膜，以及利用真空抽滤成膜技术、可大规模生产该聚苯乙烯复合膜的制备方法及其用途。
技术介绍
长期以来，高分子材料通常是作为绝缘材料在电气工业、安装工程、通讯工程等方面广泛使用。但是由于材料的导电性能差，在加工和应用中出现了一些急待解决的问题，最突出的是静电现象，它将导致感光胶片的性能下降及高分子制品在易燃、易爆场合引起灾难性事故。另外为了抵抗电磁干扰和射频干扰，也需解决材料的屏蔽性能，这些都要求高分子材料具有新的导电功能及较低的表面电阻，从而促进导电高分子材料的迅速发展。导电填料分散法是目前生产导电高分子材料的主要方法，可用于制造各种导电高分子材料。导电材料过去常用碳黑，现在多采用碳纤维、石墨纤维、金属粉、金属纤维及碎片、镀金属的玻璃纤维及其它各种新型导电材料。聚苯乙烯因原料易得、制备简单、具有优异的力学性能和化学稳定性，是最通用的高分子材料材料之一，目前导电聚苯乙烯已在电子元器件、抗静电材料中得到广泛应用，但超疏水导电聚苯乙烯报道较少。而超疏水导电高分子材料在抗电磁屏蔽、抗静电、抗腐蚀、船舶或飞机抗污、微流体和无损液体输运具有较高的应用前景，开展此方面的研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有高接触角和低滚动角的超疏水、酸和碱溶液、极高的自洁能力、且在酸性和碱性溶液的存在下导电性不发生变化的聚苯乙烯超疏水导电膜。本专利技术的目的在于提供一种利用真空抽滤成膜技术、可大规模生产上述导电超疏水膜的制备方法。本专利技术提供一种上述聚苯乙烯超疏水导电膜的制备方法，其利用了真空抽滤成膜技术，具体包括如下步骤(1)将多壁碳纳米管用溶剂进行超声分散，浓度为l_20g · L—1，超声分散30分钟， 得到黑色但无明显碳纳米管团聚的多壁碳纳米管溶液。(2)加入磺化聚苯乙烯，其中磺化聚苯乙烯与碳纳米管的质量比为 (0.01-0. 20) 1。震荡均勻后静置20分钟，使加入的磺化聚苯乙烯均勻的分散在碳纳米管溶液中。(3)将聚偏氟乙烯(PVDF)微孔过滤膜放置于溶剂过滤器的砂芯上，用无水乙醇进行润湿，使得过滤膜无褶皱平滑的铺在砂芯上。将抽滤杯置于过滤膜上，用铁夹固定。(4)将磺化聚苯乙烯和碳纳米管的混合溶液通过引流倒入抽滤杯内。过滤器与循环真空水泵分别用橡胶硬管连玻璃三通阀的两个出口，剩下的一个出口用一小段橡胶软管连接，将节流阀安装在该橡胶软管上，通过节流阀可以控制这段橡胶软管联通大气出口的大小，从而控制溶剂过滤器的真空度及抽滤速度。(5)开启循环真空水泵进行抽滤。待所有碳纳米管与磺化聚苯乙烯的混合溶液抽滤完毕，PVDF滤膜上沉积一层黑色碳纳米管与磺化聚苯乙烯的复合薄膜。继续抽滤5至10 分钟，待溶剂挥发完后，停止抽滤，移除抽滤杯。(6)抽滤杯移除后，将磺化聚苯乙烯/碳纳米管复合薄膜连同PVDF滤膜一起移至烘箱60°C干燥2小时。充分干燥后，将聚苯乙烯复合薄膜与PVDF滤膜分离，得到聚苯乙烯导电超疏水复合薄膜所述现有的真空抽滤装置采用的标准的溶剂过滤装置，其组成为过滤杯、铁夹、砂芯、基底座，其中砂芯通过一个橡胶垫圈镶嵌在基底上。在整个抽滤装置中，聚偏氟乙烯 (PVDF)微孔过滤膜应与砂芯大小相匹配。本专利技术提供一种上述聚苯乙烯超疏水导电膜的用途。该膜可用作抗电磁屏蔽材料、抗静电材料、抗腐蚀材料、船舶或飞机防污染材料、隐身材料、微流体和无损失流体传输。具体实施例方式实施例11)将多壁碳纳米管溶于三氯甲烷中，多壁碳纳米管加入量为20mg/g溶剂，将混合物搅拌》1，得到碳纳米管溶液；2)按每克碳纳米管溶液IOOmg的量将磺化聚苯乙烯加入到步骤1)制得的碳纳米管溶液中，混合均勻，得到混合多碳纳米管溶液；3)将步骤2、制得的导电碳纳米管混合溶液装入现有的真空抽滤装置中，抽滤杯直径15cm，聚偏氟乙烯(PVDF)微孔过滤膜直径12cm ；开启循环真空水泵，调节瓶内气压在0.5个大气压，导电碳纳米管混合液从底座流出，将聚偏氟乙烯(PVDF)微孔过滤膜放入 60°C烘箱2小时，得到导电聚苯乙烯超疏水复合膜。使用接触角测定仪，测定了 pH值为0.25-13. 68范围内的溶液在该导电碳纳米管复合膜表面的静态接触角，水滴在该导电碳纳米管复合膜表面静态接触角为 166. 5士2. 45°得出该复合膜在纯水或不同pH溶液中具有极高的接触角。当测样台倾斜约为的4. 7°时，液滴从复合膜表面滚落。该导电碳纳米管复合膜对纯水、对酸性和碱性溶液表现出160°，因而该复合膜可以表现出极高的自清洁能力。使用方块电阻测试方法，证明该导电高分子复合膜在酸性和碱性溶液的存在下， 导电性不发生变化。实施例21)将多壁碳纳米管溶于甲苯中，多壁碳纳米管加入量为10mg/g溶剂，将混合物搅拌》1，得到碳纳米管溶液；2)按每克碳纳米管溶液50mg的量将磺化聚苯乙烯加入到步骤1)制得的碳纳米管溶液中，混合均勻，得到混合多壁碳纳米管溶液；3)将步骤2、制得的导电碳纳米管混合溶液装入现有的真空抽滤装置中，抽滤杯直径15cm，聚偏氟乙烯(PVDF)微孔过滤膜直径12cm ；开启循环真空水泵，调节瓶内气压在0.2个大气压，导电碳纳米管混合液从底座流出，将聚偏氟乙烯(PVDF)微孔过滤膜放入 60°C烘箱2小时，得到导电聚苯乙烯超疏水复合膜。使用接触角测定仪，测定了 pH值为0. 25-13. 68范围内的溶液在该导电碳纳米管复合膜对纯水、对酸性和碱性溶液表现出160°接触角，和小于5°的滚动角，因而该复合膜可以表现出极高的自清洁能力。使用方块电阻测试方法，证明该导电高分子复合膜在酸性和碱性溶液的存在下， 导电性不发生变化。权利要求1.一种聚苯乙烯导电超疏水复合薄膜，其特征是所述薄膜是为疏松黑色薄膜，孔隙直径为IOnm-IO μ m，薄膜与水的接触角在150° -165°之间，水滴在薄膜上的滚动角小于 10°。2.制备权利要求1所述的超疏水导电薄膜，其制备方法如下(1)将多壁碳纳米管用溶剂进行超声分散，浓度为l_20g· L—1，超声分散30分钟，得到黑色但无明显碳纳米管团聚的多壁碳纳米管溶液。(2)加入磺化聚苯乙烯，其中磺化聚苯乙烯与碳纳米管的质量比为(0.01-0.20) 1。 震荡均勻后静置20分钟，使加入的磺化聚苯乙烯均勻的分散在碳纳米管溶液中。(3)将聚偏氟乙烯(PVDF)微孔过滤膜放置于溶剂过滤器的砂芯上，用无水乙醇进行润湿，使得过滤膜无褶皱平滑的铺在砂芯上。将抽滤杯置于过滤膜上，用铁夹固定。(4)将磺化聚苯乙烯和碳纳米管的混合溶液通过引流倒入抽滤杯内。过滤器与循环真空水泵分别用橡胶硬管连玻璃三通阀的两个出口，剩下的一个出口用一小段橡胶软管连接，将节流阀安装在该橡胶软管上，通过节流阀可以控制这段橡胶软管联通大气出口的大小，从而控制溶剂过滤器的真空度及抽滤速度。(5)开启循环真空水泵进行抽滤。待所有碳纳米管与磺化聚苯乙烯的混合溶液抽滤完毕，PVDF滤膜上沉积一层黑色碳纳米管与磺化聚苯乙烯的复合薄膜。继续抽滤5至10分钟，待溶剂挥发完后，停止抽滤，移除抽滤杯。(6)抽滤杯移除后，将磺化聚苯乙烯/碳纳米管复合薄膜连同PVDF滤膜一起移至烘箱 60°C干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑睿，沈健芬，
申请(专利权)人：郑睿，沈健芬，
类型：发明
国别省市：