一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗静电聚酰胺复合材料，其生产原料包括：脂肪族/芳香族二元酸20‑80份，含磺酸盐基团的二元酸0.2‑10份，脂肪族二元胺20‑80份，石墨烯水溶液2‑30份，封端剂0.1‑0.4份，催化剂0.01‑0.06份，去离子水30‑160份。本发明专利技术还提供了该复合材料的制备方法。本发明专利技术制备的抗静电聚酰胺复合材料具有良好的抗静电性能、较好的力学性能、优异的相容性、较好的耐热性能和较高的热变形温度，扩大了其应用范围，还降低了生产成本。

An antistatic polyamide composite and its preparation

The invention provides an antistatic polyamide composite material, the production raw materials include: 20 \u2011 80 parts of aliphatic / aromatic binary acid, 0.2 \u2011 10 parts of binary acid containing sulfonate group, 20 \u2011 80 parts of aliphatic binary amine, 2 \u2011 30 parts of graphene aqueous solution, 0.1 \u2011 0.4 parts of end capping agent, 0.01 \u2011 0.06 parts of catalyst, 30 \u2011 160 parts of deionized water. The invention also provides a preparation method of the composite material. The antistatic polyamide composite material prepared by the invention has good antistatic property, good mechanical property, excellent compatibility, good heat resistance and high heat deformation temperature, which expands its application range and reduces production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料合成
，涉及一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚酰胺，俗称尼龙，是指大分子主链中含有许多重复酰胺基团(-CONH-)的一大类聚合物。自从1939年问世以来，就得到了越来越广泛的应用。PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、MXD6等各种尼龙相继问世，现在每年的产量超过270×104t，在工程塑料中占有重要的地位。聚酰胺是优良的电绝缘高分子材料，其表面电阻率通常为1014～1016Ω，体积电阻率为1013～1014Ω˙cm，但是只有当聚酰胺的表面电阻率达到108～1010Ω，体积电阻率达到1011Ω˙cm时，才能满足抗静电要求。抗静电聚酰胺是十分重要的功能高分子材料，主要应用在矿山机械、矿山电气设备、电子设备部件、纺织机械部件等领域。通过提高聚酰胺材料的表面电导率或体积电导率可使材料迅速放电防止静电的聚集，目前最常用的方法是添加各种抗静电剂。理想的抗静电剂应具有抗静电效能好且持久、耐热性好、与聚酰胺有适中的相容性。现在所用的有机小分子抗静电剂，由于受表面蒸发、向成型制品内部迁移以及表面的摩擦、洗涤等因素影响，抗静电效果会降低甚至完全消失，无法满足制品长期的抗静电要求。永久性抗静电剂多是一类高分子量的亲水性高聚物，具有持久的抗静电效果，但其需要的添加量较高、与聚酰胺基体的相容性较差、原料成本较高，使得产品的力学性能较差、流动性差、售价高，同样限制了该类抗静电聚酰胺复合材料的广泛使用。有报导在聚酰胺的聚合过程加入石墨烯，通过相互连接的石墨烯，使得材料具有较好的导电率，降低材料的表面电阻率和体积电阻率，达到抗静电聚酰胺的要求，但纳米级的石墨烯表面能很高，极易团聚，这些报导中均未提出如何合理解决石墨烯在聚酰胺制备过程中的团聚问题，使得石墨烯的导电功效大打折扣，只有增加石墨烯的添加量才能达到所需的导电性能和抗静电性能。然而，在现有加工条件下，分散性好的石墨烯生产成本很高，增加石墨烯添加量势必会增加抗静电聚酰胺复合材料的生产成本，同样会阻碍其应用推广。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，首要目的是提供一种抗静电聚酰胺复合材料。本专利技术的第二个目的在于提供一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：脂肪族/芳香族二元酸20-80份，含磺酸盐基团的二元酸0.2-10份，脂肪族二元胺20-80份，石墨烯水溶液2-30份，封端剂0.1-0.4份，催化剂0.01-0.06份，去离子水30-160份。优选地，所述脂肪族/芳香族二元酸为30-60份；优选地，所述含磺酸盐基团的二元酸为0.5-5份；优选地，所述脂肪族二元胺为30-60份；优选地，所述石墨烯水溶液为5-20份；优选地，所述封端剂为0.2-0.3份；优选地，所述催化剂为0.02-0.05份；优选地，所述去离子水为40-150份。所述脂肪族二元酸与所述芳香族二元酸的重量份数比为0:100-100:0。所述脂肪族二元酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸和十三烷二酸中的一种或一种以上；所述芳香族二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二甲酸中的一种或一种以上；所述脂肪族二元胺选自丁二胺、戊二胺、2-甲基戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺和十三烷二胺中的一种或一种以上；所述封端剂选自苯甲酸、乙酸、丙酸、己二酸中的一种或一种以上；所述催化剂选自磷酸钠、磷酸镁、磷酸钙、亚磷酸钠、亚磷酸镁、亚磷酸钙，亚磷酸锌、次亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙和次亚磷酸锌中的一种或一种以上。所述含磺酸盐基团的二元酸选自对苯二甲酸-5-磺酸锂、对苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-5-磺酸钾、对苯二甲酸-5-磺酸铷、对苯二甲酸-5-磺酸铯、对苯二甲酸-5-磺酸钫、间苯二甲酸-5-磺酸锂、间苯二甲酸-5-磺酸钠、间苯二甲酸-5-磺酸钾、间苯二甲酸-5-磺酸铷、间苯二甲酸-5-磺酸铯、间苯二甲酸-5-磺酸钫、对苯二甲酸-5-磺酸铍、对苯二甲酸-5-磺酸镁、对苯二甲酸-5-磺酸钙、对苯二甲酸-5-磺酸锶、对苯二甲酸-5-磺酸钡、对苯二甲酸-5-磺酸镭、间苯二甲酸-5-磺酸铍、间苯二甲酸-5-磺酸镁、间苯二甲酸-5-磺酸钙、间苯二甲酸-5-磺酸锶、间苯二甲酸-5-磺酸钡、间苯二甲酸-5-磺酸镭、丁二酸磺酸钠、己二酸-2-磺酸钠、己二酸-3-磺酸钠、癸二酸-2-磺酸钠、癸二酸-3-磺酸钠和癸二酸-4-磺酸钠中的一种或一种以上；所述石墨烯水溶液中石墨烯所占质量分数为1-10％；所述的石墨烯的粒径为0.1-500nm。一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将20-80份脂肪族/芳香族二元酸、0.2-10份含磺酸盐基团的二元酸、20-80份脂肪族二元胺、2-30份石墨烯水溶液、0.1-0.4份封端剂、0.01-0.06份催化剂、30-160份去离子水依次加入到高压反应釜内；(2)将高压反应釜抽真空充氮气以置换高压反应釜内的空气，然后通入氮气至压力达30-50kPa，(3)加热高压反应釜，升温至第一温度，恒温反应1-3小时；(4)继续升温至第二温度，压力随之升高至1-3MPa，并通过释放高压反应釜内水蒸气使压力维持在1-3MPa；(5)缓慢升温1-3小时至温度达到第三温度，升温完毕之后泄压，同时保持温度不变，0.5-2小时将反应釜内压力泄压至常压，直至没有尾气逸出。(6)反应完成后，在反应釜内充氮气至压力达0.5-1.0MPa，最后将物料压出拉条切粒，得到所述抗静电聚酰胺复合材料；进一步，所述第二温度高于第一温度，所述第三温度高于第二温度；进一步，所述第一温度为80-150℃，所述第二温度为180-240℃，所述第三温度为220-340℃。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：第一，本专利技术通过在聚酰胺的聚合过程中同时加入石墨烯水溶液和磺酸盐基团，而磺酸盐的离子与石墨烯表面的极性基团，如羟基、羧基，形成较强的吸引力，从而可有效改善石墨烯易团聚的特性，使得纳米级的石墨烯可在聚酰胺分子链间均匀分散，提高石墨烯的导电效率，改善产品的抗静电性能，同时减少产品生产过程中石墨烯的加入量，降低生产成本；第二，本专利技术通过在聚酰胺的聚合过程中同时加入石墨烯水溶液和磺酸盐基团，而磺酸盐离子本身具有导电性能，与石墨烯的导电性能协同作用，进一步改善产品的抗静电性能，并且磺酸盐与石墨烯进行复配，极大地改善了产品的抗静电性能的同时，可以进一步减少石墨烯的加入量，降低生产成本；第三，本专利技术通过在聚酰胺的聚合过程中同时加入石墨烯水溶液和磺酸盐基团，磺酸盐离子可使纳米级的石墨烯在聚酰胺分子链间均匀分散、相容性极佳，因此不会影响聚酰胺复合材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：其生产原料包括以下重量份的组分：/n脂肪族/芳香族二元酸20-80份，/n含磺酸盐基团的二元酸0.2-10份，/n脂肪族二元胺20-80份，/n石墨烯水溶液2-30份，/n封端剂0.1-0.4份，/n催化剂0.01-0.06份，/n去离子水30-160份。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：其生产原料包括以下重量份的组分：
脂肪族/芳香族二元酸20-80份，
含磺酸盐基团的二元酸0.2-10份，
脂肪族二元胺20-80份，
石墨烯水溶液2-30份，
封端剂0.1-0.4份，
催化剂0.01-0.06份，
去离子水30-160份。


2.根据权利要求1所述的抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述脂肪族/芳香族二元酸为30-60份；和/或，
所述含磺酸盐基团的二元酸为0.5-5份；和/或，
所述脂肪族二元胺为30-60份；和/或，
所述石墨烯水溶液为5-20份；和/或，
所述封端剂为0.2-0.3份；和/或，
所述催化剂为0.02-0.05份；和/或，
所述去离子水为40-150份。


3.根据权利要求1或2所述的抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述脂肪族二元酸与所述芳香族二元酸的重量份数比为0:100-100:0。


4.根据权利要求1或2所述的抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述脂肪族二元酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸和十三烷二酸中的一种或一种以上；和/或，
所述芳香族二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二甲酸中的一种或一种以上；和/或，
所述脂肪族二元胺选自丁二胺、戊二胺、2-甲基戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十一烷二胺、十二烷二胺和十三烷二胺中的一种或一种以上；和/或，
所述封端剂选自苯甲酸、乙酸、丙酸、己二酸中的一种或一种以上；和/或，
所述催化剂选自磷酸钠、磷酸镁、磷酸钙、亚磷酸钠、亚磷酸镁、亚磷酸钙，亚磷酸锌、次亚磷酸钠、次亚磷酸镁、次亚磷酸钙和次亚磷酸锌中的一种或一种以上。


5.根据权利要求4所述的抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述脂肪族二元酸为己二酸和癸二酸中的一种以上；和/或，
所述芳香族二元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸中的一种以上；和/或，
所述脂肪族二元胺为己二胺和癸二胺中的一种以上；和/或，
所述封端剂为乙酸和己二酸中的一种以上；和/或，
所述催化剂为次亚磷酸钠。


6.根据权利要求1或2所述的抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述含磺酸盐基团的二元酸选自对苯二甲酸-5-磺酸锂、对苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-5-磺酸钾、对苯二甲酸-5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，赵冬云，严莉莉，李兰杰，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31