一种基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电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，公开了一种基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料(PANI

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电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，特别涉及一种基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电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。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材料。
[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持久性较差，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树脂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]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，如公开号为CN102268171A的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。
[0005]离子液体是一种由阳离子和阴离子组成的化合物，其特征在于熔点低于100℃。离子液体具有热稳定性好、电导率高的优点，可应用到抗静电领域。将离子液体引入聚合物中，可以降低聚合物的粘度，这对聚合物的加工性能有积极影响；此外，离子液体还具有润滑性，可以作为导电填料的分散剂，促进导电填料在聚合物中的均匀分布。但是，由于离子液体与聚合物间的相容性差，在现有技术中一般是采用较大添加量的离子液体，或者是采用离子液体修饰导电材料后再添加到聚合物中。公开号为CN115975256A的专利申请采用了与无机离子化合物等原料复配成抗静电剂，之后再与PVC树脂进行共混得到抗静电复合材料，虽然达到了相同的抗静电效果，但是增加了加工的工序。公开号为CN115677930A的专利申请采用了两种离子液体单体间的共聚得到聚离子液体抗静电剂，由于采用的是季铵盐型离子液体，因此当添加量低时抗静电效果不明显。为了防止离子液体添加量过多，容易导致离子液体在聚合物表面慢慢析出，从而降低抗静电材料抗静电性能的持久性，公开号为CN115678140A的专利添加了无机纳米材料作为载体，由于所添加的无机纳米材料自身不具有导电能力，反而容易使复合材料的表面电阻增大。公开号为CN 110615953A的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，使材料的表面电阻达到了10 5
Ω，但是其中所使用的离子液体产品是直接进行购买，价格比较贵，同时所使用到的碳纳米管高达5％，增加了材料制备的成本。

技术实现思路

[0006]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基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料的制备方法；该方法是基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料，可以有效提高ABS复合材料的抗静电性能以及抗静电性能的稳定性，同时提高ABS复合材料的机械性能和加工性能。
[0007]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基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料。
[0008]本专利技术的再一目的在于提供一种上述基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料的应用。
[0009]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0010]一种基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
[0011](1)将碳纳米管置于体积比1∶3的浓硝酸和浓硫酸混合酸中，在60℃下超声5～6h后，将反应液倒入去离子水中，冷却，抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤，干燥后得到酸化的碳纳米管；
[0012](2)将酸化碳纳米管加入到甲苯中，再加入1,2
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乙二胺(EDA)、1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和4
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二甲氨基吡啶(DMAP)加入到碳纳米管悬浮液中，常温下搅拌24h，得到胺化碳纳米管；
[0013](3)将1
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甲基咪唑和烷基溴化物单体在60℃下反应72h，再用乙酸乙酯在冰水浴的条件下重结晶三次以上，得到离子液体烷基
‑3‑
甲基咪唑鎓溴化物C
n
mimBr，其中n为7～12的自然数；
[0014](4)将步骤(2)所得胺化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24h，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、干燥得到胺化碳纳米管
‑
聚苯胺产物；
[0015](5)将步骤(4)所得胺化碳纳米管
‑
聚苯胺产物、步骤(3)所得离子液体烷基
‑3‑
甲基咪唑鎓溴化物C
n
mimBr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，得到基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料；所述胺化碳纳米管
‑
聚苯胺产物的用量为ABS原料质量的4％。
[0016]步骤(1)中所述干燥是在鼓风干燥箱中以60～80℃进行干燥。
[0017]步骤(2)中所述酸化碳纳米管、1,2
‑
乙二胺、1
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乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和4
‑
二甲氨基吡啶的质量比为1：3：30：10。
[0018]步骤(3)中所述1
‑
甲基咪唑和烷基溴化物单体的摩尔比为1:1。
[0019]步骤(4)中所述胺化碳纳米管和苯胺单体的质量比为1：10，所述苯胺单体、十二烷基苯磺酸和过硫酸铵的摩尔比为1：1：1。
[0020]步骤(5)中所述离子液体烷基
‑3‑
甲基咪唑鎓溴化物C
n
mimBr的用量为ABS原料质量的6
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8％。
[0021]步骤(5)中所述共混的温度为180℃，时间为15min；所述压板的温度为180℃，压板
的时间为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：(1)将碳纳米管置于体积比1∶3的浓硝酸和浓硫酸混合酸中，在60℃下超声5～6h后，将反应液倒入去离子水中，冷却，抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤，干燥后得到酸化的碳纳米管；(2)将酸化碳纳米管加入到甲苯中，再加入1,2
‑
乙二胺、1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和4
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二甲氨基吡啶加入到碳纳米管悬浮液中，常温下搅拌24h，得到胺化碳纳米管；(3)将1
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甲基咪唑和烷基溴化物单体在60℃下反应72h，再用乙酸乙酯在冰水浴的条件下重结晶三次以上，得到离子液体烷基
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甲基咪唑鎓溴化物C
n
mimBr，其中n为7～12的自然数；(4)将步骤(2)所得胺化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24h，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、干燥得到胺化碳纳米管
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聚苯胺产物；(5)将步骤(4)所得胺化碳纳米管
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聚苯胺产物、步骤(3)所得离子液体烷基
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甲基咪唑鎓溴化物C
n
mimBr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，得到基于离子液体和聚苯胺改性碳纳米管的永久抗静电ABS复合材料；所述胺化...

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