一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于抗静电材料领域，公开了一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料及制备方法和应用。该方法包括以下步骤：将酸化的碳纳米管和十六烷基三甲基溴化铵加入到甲苯中，超声处理后，再加入苯胺单体和十二烷基苯磺酸，然后继续超声处理，得到混合溶液；将过硫酸铵溶液加入到混合液中，置于冰箱中进行反应，反应结束后，用甲醇进行破乳、洗涤、抽滤，将滤饼用去离子水洗涤、干燥得到碳纳米管接枝聚苯胺；将碳纳米管

【技术实现步骤摘要】
一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于抗静电材料领域，特别涉及一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]ABS是丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯的三元嵌段共聚物，是一种典型的热塑性工程塑料。ABS具有极好的尺寸稳定性、耐低温特性、着色性和加工流动性，在
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40℃时仍能表现出一定的韧性，可在
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40℃～100℃的温度范围内使用。但是，由于ABS树脂本身的高绝缘性，材料内部产生的静电不能及时排放出来，当静电荷积累到一定程度时，与其他材料或物体摩擦时可能会发生电击或火花放电现象，甚至严重的有导致火灾、爆炸等重大事故的危险。因此我们需要对ABS改性，制备出一种具有抗静电性能的ABS。
[0003]目前添加进ABS树脂的抗静电剂主要有三种——表面活性剂型抗静电剂、高分子型抗静电剂和导电填料型抗静电剂。其中表面活性剂的抗静电效果不持久，而高分子型抗静电剂又存在着添加量太多导致力学性能下降的缺点。因此目前ABS抗静电改性主要通过碳系导电物质。碳系导电物质主要包括炭黑、石墨和碳纤维。
[0004]碳纳米管因为其比表面积大、表面存在缺陷容易对其进行化学改性等优点而被应用于抗静电应用中。但是碳纳米管表面由于自身的范德华力容易团聚，导致混合过程中碳纳米管与ABS树脂混合不均匀，抗静电效果差。
[0005]聚苯胺(PANI)因其独特的、可控的化学和电性能而受到广泛的关注。聚苯胺的结构灵活，具有广泛的可调性能，在电池电极、防腐涂、等许多领域具有潜在的应用前景。此外，聚苯胺具有最高的环境稳定性，被公认为唯一在空气中稳定的导电聚合物。
[0006]现有技术中通常采用碳纳米管作为导电填料来改善ABS树脂的抗静电性能，如申请号为CN102268171A的中国专利申请公开了一种新型抗静电树脂材料及其制备方法，该专利技术利用了炭黑、碳纳米管和聚苯胺之间相互的协同作用，通过将他们直接共混的方法制备ABS复合材料，使材料满足抗静电的需求，但由于加入的炭黑含量较高，造成材料力学性能损失较大。申请号为CN 110615953A中国专利申请公开了一种抗静电ABS复合材料及其制备方法，该专利技术引入了离子液体作为ABS树脂和碳纳米管的相容剂，通过加入2
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5份碳纳米管抗静电剂，使材料的表面电阻达到了105Ω，但是离子液体价格比较贵，增加了材料制备的成本。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料的制备方法；该方法可以有效提高ABS树脂的抗静电性能，提高ABS树脂的湿度稳定性，同时减少力学性能的损失。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的含改性碳纳米管的永
久型抗静电ABS复合材料。
[0009]本专利技术的再一目的在于提供一种上述含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料的应用。
[0010]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0011]一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
[0012](1)将碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸的混合酸中，超声5～6h后冷却、用去离子水稀释后抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤后得到酸化的碳纳米管；
[0013](2)将酸化的碳纳米管和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到甲苯中，超声处理后，再加入苯胺单体和十二烷基苯磺酸，然后继续超声处理，得到混合溶液；将过硫酸铵(APS)加入到去离子水中，配制成过硫酸铵溶液；将过硫酸铵溶液加入到上述混合液中，搅拌均匀后置于冰箱中进行反应，反应结束后，用甲醇进行破乳、洗涤、抽滤，将滤饼用去离子水洗涤、干燥得到碳纳米管
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聚苯胺产物；
[0014](3)将碳纳米管
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聚苯胺产物与ABS原料在双辊开炼机中进行共混后，用平板硫化仪进行压板，取出后置于室温下冷压，制得永久型抗静电ABS复合材料。
[0015]步骤(1)中所述浓硝酸和浓硫酸的混合酸中浓硝酸和浓硫酸的体积比为25∶75；所述超声时间为5
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6h。
[0016]步骤(2)中所述十六烷基三甲基溴化铵、苯胺单体、过硫酸铵和十二烷基苯磺酸的摩尔比为0.7:1:1:1；所述酸化的碳纳米管与苯胺单体的质量比为1:5
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1:10；所述超声处理的时间均为5min；所述搅拌均匀的时间为5min；所述反应的时间为24h。
[0017]步骤(3)中所述碳纳米管
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聚苯胺产物的用量为ABS原料质量的1
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4％，所述共混的温度为180℃，时间为15min；所述压板的温度为180℃，压板的时间为10
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15min；所述冷压的时间为0
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10min，冷压期间使用冷却循环水0
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5min。
[0018]一种由上述的制备方法制备得到的含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料。
[0019]上述的含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料可应用在抗静电包装或汽车工业等领域。
[0020]本专利技术的原理是：
[0021]本专利技术针对碳纳米管在ABS树脂中易发生团聚从而降低ABS树脂抗静电效果的问题，我们利用了聚苯胺与碳纳米管之间的π
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π作用将聚苯胺包裹在碳纳米管表面，达到减少碳纳米管团聚的目的。我们首先羧化碳纳米管，然后再利用乙二胺一步酰胺法酰胺化碳纳米管，最后采用乳液聚合法制备了CNT/聚苯胺纳米材料，在碳纳米管上接枝氨基碳纳米管可以使碳纳米管与聚苯胺通过化学键作用更好地接枝在一起，乳液聚合法可以使苯胺单体先分散在乳液环境中吸附在碳纳米管表面，之后再进行聚合，使聚苯胺更加均匀的包裹在碳纳米管表面，进一步减少碳纳米管的团聚，同时聚苯胺属于是导电高分子，包裹在碳纳米管表面的同时又不会阻碍电荷的传递，因此以此来提高ABS树脂的抗静电效果。
[0022]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
[0023](1)本专利技术制备了一种碳纳米管改性的永久抗静电ABS材料，材料具有永久性的抗静电效果。
[0024](2)本专利技术通过乳液聚合法将聚苯胺包裹碳纳米管制备改性碳纳米管原料，然后将ABS树脂和改性碳纳米管进行共混，减少碳纳米管团聚的可能性，从而降低碳纳米管的使用量，保持ABS复合材料力学性能基本不变。
[0025](3)本专利技术的碳纳米管添加量低、对应的材料成本就低，复合材料力学性能良好，相比现有技术中的制造工艺，本专利技术的制备方法比较简单、产品产率高。
附图说明
[0026]图1为实施例和对比例所得ABS复合材料的电阻性能测试结果图，其中黑色填充色表示使用原始碳纳米管制得复合材料的对比例1、3、4和5，无填充色表示使用改性碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含改性碳纳米管的永久型抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：(1)将碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸的混合酸中，超声后冷却、用去离子水稀释后抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤后得到酸化的碳纳米管；(2)将酸化的碳纳米管和十六烷基三甲基溴化铵加入到甲苯中，超声处理后，再加入苯胺单体和十二烷基苯磺酸，然后继续超声处理，得到混合溶液；将过硫酸铵加入到去离子水中，配制成过硫酸铵溶液；将过硫酸铵溶液加入到上述混合液中，搅拌均匀后置于冰箱中进行反应，反应结束后，用甲醇进行破乳、洗涤、抽滤，将滤饼用去离子水洗涤、干燥得到碳纳米管
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聚苯胺产物；(3)将碳纳米管
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聚苯胺产物与ABS原料在双辊开炼机中进行共混后，用平板硫化仪进行压板，取出后置于室温下冷压，制得永久型抗静电ABS复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述浓硝酸和浓硫酸的混合酸中浓硝酸和浓硫酸的体积比为25∶75；所述超声时间为5
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6h。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亦华，高金华，林世平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：