一种抗静电涂层用纳米导电剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种抗静电涂层用纳米导电剂及其制备方法与应用。所述制备方法包括：使碳纳米管分散于氧化性酸混合液中进行官能化反应，包括浓硫酸和浓硝酸，且浓硝酸的质量分数在5％以下，温度在35℃以下；进行巯基化处理，获得巯基碳纳米管；使巯基表面负载铂，获得端部及缺陷部负载铂的前体；进行金属银负载，获得导电剂。本发明专利技术提供的抗静电涂层用纳米导电剂的制备方法通过优化官能化反应条件，使官能化反应主要发生于碳纳米管的端部及缺陷部，结合特定于官能团化的金属负载反应，最终使贵金属作用于对导电性能影响最大的碳纳米管的端部及缺陷部，进而在保证抗静电性能的基础上，降低金属负载成本，带来了较佳的抗静电费效比。效比。效比。

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电涂层用纳米导电剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料
，尤其涉及一种抗静电涂层用纳米导电剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]本部分的描述仅提供与本专利技术公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
[0003]抗静电涂层在电子工业、纺织品中具有广泛应用，其能在短时间内，导泄静电压积蓄，避免产生放电引起火警或破坏电子元器件的事故，此外用于织物时，能够防止静电现象，提升穿着舒适感和布料高级感。
[0004]在抗静电涂层中，起到抗静电功能的主要是分布于涂层基体中的抗静电剂或称为导电剂，导电剂的性能和成本对抗静电涂层的最终性能和成本的影响非常显著。
[0005]在一些现有技术中，提供了一些碳纳米管复合金属银进行抗静电剂的制备的技术方案，然而，这些现有技术中，银的负载量较大，单位抗静电剂的成本是较高的，不利于抗静电涂层的发展应用。
[0006]因此，如何在保证抗静电性能的基础上，降低金属负载成本，成为了比较迫切需要解决的技术难题。
[0007]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本专利技术的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是提供一种抗静电涂层用纳米导电剂及其制备方法与应用，在保证纳米导电剂的抗静电性能的基础上，降低金属负载成本。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗静电涂层用纳米导电剂的制备方法，包括：
[0010]1)使碳纳米管分散于氧化性酸混合液中进行官能化反应，所述氧化性酸混合液包括浓硫酸和浓硝酸，且所述氧化性酸混合液中的浓硝酸的质量分数在5％以下，所述官能化反应的温度在35℃以下，获得端部及缺陷部官能化的酸化碳纳米管；
[0011]2)对所述酸化碳纳米管进行巯基化处理，获得巯基碳纳米管；
[0012]3)使所述巯基碳纳米管中的巯基表面负载铂，获得端部及缺陷部负载铂的纳米导电剂前体；
[0013]4)对所述纳米导电剂前体端部及缺陷部负载的铂进行金属银负载，获得抗静电涂层用纳米导电剂。
[0014]在上述技术方案中，本专利技术创造性地采用低浓度的氧化性酸以及低于常规碳纳米管酸化的温度来使得碳纳米管的官能化主要发生在碳纳米管的端部及缺陷部，这是由于通常在碳纳米管的制备中，端部及缺陷部的活性缺陷和杂质元素等均高于茎部或无缺陷部
位，端部及缺陷部的官能化反应活性是高于茎部的，但是由于传统的官能化反应的反应速率和氧化性均较高，因此传统的碳纳米管酸化使其端部及缺陷部和茎部以及无缺陷或低缺陷处均发生了充分的官能化，而本专利技术采用的反应条件使得官能化优先在端部及缺陷部；因此，基于该官能化的铂负载以及金属银负载也优先发生在端部及缺陷部。
[0015]而又由于本专利技术的专利技术人发现，碳纳米管基复合导电剂的主要电流阻力其实是发生在碳纳米管的端部及缺陷部，尤其是碳纳米管的端部及缺陷部与其他碳纳米管的接触点处，而单独一根碳纳米管本身的导电性是比较优异的，现有技术中，端部及缺陷部和茎部均负载了足量的金属银，其中茎部负载的金属银对于导电性的提升的贡献比例并不高，端部及缺陷部的金属银才是降低导电剂电流阻力的显著影响因素。
[0016]因此，基于上述原理，本专利技术使金属银负载于端部及缺陷部，在保证其导电性不发生显著变化的同时，极大降低了金属银以及金属铂核心的负载量，节约了贵金属的消耗量，因此能够在保证导电性的同时，显著降低导电剂的制备成本。
[0017]进一步的，步骤1)中，所述氧化性酸混合液中的浓硝酸的质量分数为1
‑
5％；所述官能化反应的温度为5
‑
35℃，时间为15
‑
45min；碳纳米管与混合液的质量比为1:20
‑
1:10。其中，浓硝酸的质量分数以及反应温度也不宜过低，过低无法达到端部及缺陷部的充分酸化，影响金属银的负载量，最终影响导电性；同时，本专利技术中，反应时间也应当相比于传统的官能化反应缩短，在浓度和温度处于上述区间中的较高范围时，过久的反应时间不会再增加端部及缺陷部的酸化程度，反而会带来茎部的逐渐酸化，导致金属负载量的显著增长。
[0018]进一步的，所述碳纳米管选自电弧放电法制得的碳纳米管。其中，一方面，电弧放电法制备碳纳米管具有成本低，产能大的优势；另一方面，相比于催化法或CVD生长法制备的碳纳米管，电弧放电法制得的碳纳米管的端部及缺陷部缺陷更多，端部及缺陷部的酸化活性也显著比茎部更高，因此，优选电弧放电法制得的碳纳米管相比于其他种类的碳纳米管能够带来最佳的费效比。
[0019]进一步的，步骤2)具体包括：
[0020]使所述酸化碳纳米管与巯基化试剂于有机溶剂中构成第一反应体系，并在50
‑
80℃下反应4
‑
20h，生成所述巯基碳纳米管；
[0021]所述巯基化试剂包括巯基乙胺、巯基乙酸以及对巯基苯甲酸中的任意一种或两种以上的组合；
[0022]所述酸化碳纳米管与巯基化试剂的质量比为5
‑
15:1。
[0023]进一步的，步骤3)具体包括：
[0024]使所述巯基碳纳米管与铂源于有机溶剂中混合构成第二反应体系，并在100
‑
160℃下反应15
‑
45min，生成所述纳米导电剂前体；
[0025]所述铂源包括亚铂盐和/或铂酸，所述铂源的质量为所述酸化碳纳米管质量的0.1
‑
0.5％。
[0026]进一步的，步骤4)中，所述银负载的方法包括硝酸银分解法和/或化学镀银法。
[0027]进一步的，所述硝酸银分解法包括：
[0028]使所述纳米导电剂前体与硝酸银构成第三反应体系，并在140
‑
200℃下反应2
‑
4h，经过滤洗涤后，获得所述抗静电涂层用纳米导电剂；
[0029]所述化学镀银法包括：
[0030]使所述纳米导电剂前体与银盐以及还原剂构成第四反应体系，并在25
‑
45℃下反应5
‑
10min，经过滤洗涤后，获得所述抗静电涂层用纳米导电剂。
[0031]本专利技术还提供一种抗静电涂层用纳米导电剂，包括碳纳米管基体以及负载于所述碳纳米管基体上的金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括金属铂核心以及金属银外壳；
[0032]所述金属纳米颗粒具有向所述碳纳米管基体两端聚集分布的趋势。
[0033]该导电剂中，金属银主要分布在端部及缺陷部，而端部及缺陷部是影响导电剂相互之间构成的整体的电阻的最显著的部位，因此，该抗静电涂层用纳米导电剂在保证抗静电性能的基础上，显著降低了贵金属的负载量，进而带来了较优的成本优势。
[0034]本专利技术还提供上述抗静电涂层用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗静电涂层用纳米导电剂的制备方法，其特征在于，包括：1)使碳纳米管分散于氧化性酸混合液中进行官能化反应，所述氧化性酸混合液包括浓硫酸和浓硝酸，且所述氧化性酸混合液中的浓硝酸的质量分数在5％以下，所述官能化反应的温度在35℃以下，获得端部及缺陷部官能化的酸化碳纳米管；2)对所述酸化碳纳米管进行巯基化处理，获得巯基碳纳米管；3)使所述巯基碳纳米管中的巯基表面负载铂，获得端部及缺陷部负载铂的纳米导电剂前体；4)对所述纳米导电剂前体端部及缺陷部负载的铂进行金属银负载，获得抗静电涂层用纳米导电剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化性酸混合液中的浓硝酸的质量分数为1
‑
5％；所述官能化反应的温度为5
‑
35℃，时间为15
‑
45min；碳纳米管与混合液的质量比为1:20
‑
1:10。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管选自电弧放电法制得的碳纳米管。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)具体包括：使所述酸化碳纳米管与巯基化试剂于有机溶剂中构成第一反应体系，并在50
‑
80℃下反应4
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20h，生成所述巯基碳纳米管；所述巯基化试剂包括巯基乙胺、巯基乙酸以及对巯基苯甲酸中的任意一种或两种以上的组合；所述酸化碳纳米管与巯基化试剂的质量比为5
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15:1。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫海，
申请(专利权)人：苏州信思科技有限公司，
类型：发明
国别省市：