一种导电高分子复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电高分子复合材料的制备方法，该方法是一种聚氯乙烯（PVC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PAMM）共混基聚苯胺、碳纳米管复合材料的制备方法，通过本方法制备的导电高分子复合材料成形工艺简单、复合材料的机械性能好、导电率高，可以作为中性和酸环境的电极材料或者作为防腐、导电涂层材料使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是PVC和PAMM共混基聚苯胺、碳纳米管复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯胺是一种最有应用前景的导电高分子材料，因为它具有良好的热稳定性，化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，原料易得，合成方法简便，还有独特的掺杂现象等特性。目前在聚苯胺的制备和应用研究都取得的了令人瞩目的进展，但是不管是通过化学氧化还是电化学法制备的聚苯胺都是粉体材料，在实际应用中难以进行成形加工。围绕聚苯胺成形应用研究，人们进行了很多努力。先后出现了聚苯胺膜材料、聚苯胺修饰电极材料、聚苯胺修饰传感器、电磁屏蔽涂料、金属器件防腐涂料，这些研究集中在从粉体材料粉体的物理性质出发不考虑将聚苯胺基材料做成大体积导电材料，而只考虑其作为修饰和膜材料的应用。在考虑大体积聚苯胺成形处理工艺方面来看，出现了水溶性聚苯胺、聚苯胺与常用高分子材料的共混、共溶、共熔、共聚等方法，这些方法的目标是制备出能实际应用的聚苯胺大体积材料；另外，一些研究者还研究了静压成形材料并将其应用于无水体系。另外，Vincent和Armes等还提出来开发水相胶体分散体系是解决难于成型加工缺点的重要方法。人们已经开发了聚苯胺包覆无机纳米颗粒(例如Si02、Ti02、W C等)等材料，聚苯胺包覆有机纳米颗粒(例如PS、PMMA等)等材料。这些有聚苯胺包覆的材料能在一定程度上解决聚苯胺的加工性。对于导电高分子材料来说，还有一个缺点就是导电率还是不能与金属相媲美。针对聚苯胺难于成形加工这一自身的缺点，本专利技术提供了一种可以制备大体积和大面积的聚苯胺导电复合材料的方法，该方法不仅能够解决聚苯胺的成形问题，还能使得到的复合材料具有较高的导电率，而且制备的复合导电材料由于具有有机大分子的骨架结构，复合材料可以有效的克服由于聚苯胺吸水体积增长导致的变形，所以该复合材料可以应用于有水的体系。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种导电高分子复合材料的制备方法，这是一种聚氯乙烯 (PVC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PAMM)共混基聚苯胺、碳纳米管复合材料的制备方法，采用本专利技术的方法制备的导电高分子复合材料具有物理性质稳定、导电率高、易于成形加工等特点。本专利技术工艺流程及工艺控制条件如下①将碳纳米管和聚苯胺超声分散在有机溶剂中形成稳定的分散体系，超声时间为 30 45min，超声分散过程中要将分散体系密封，以防有机溶剂挥发，超声分散好的分散体系保持在搅拌条件下备用，其中碳纳米管的用量占最终制得的复合材料质量的I 30%， 聚苯胺的添加量占最终制得的复合材料质量的20 65%，有机溶剂添加量为能完全有效分散碳纳米管和聚苯胺即可；②将聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯溶解在有机溶剂中制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯混合物的用量以占最终制得的复合材料质量的30% 70%，聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯的质量比为1:4 4:1 ;有机溶剂的选取要与步骤①的种类相同，有机溶剂添加量为能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯即可； ③将步骤①和步骤②制备的溶液在搅拌状态下混合，并在搅拌条件下加热至45°C 60°C挥发有机溶剂，得到粘稠度较高的粘流态复合物，将粘流态复合物在成形模子中进行室温多次浇铸成形，每层浇铸的厚度要小于0. 5cm，浇铸完成后将样品加热到100°C 150°C热处理2 3小时，即得到导电高分子复合材料。本专利技术中所述第①、②部分的工艺步骤还可以是先将聚苯胺和碳纳米管分散在溶解了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚氯乙烯(PVC)的有机溶液(有机溶剂的选择与步骤 ①和②中相同)中，混合溶液经超声分散得到稳定的分散系统，再将分散系统与已经溶解好的聚氯乙烯(PVC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有机溶液(有机溶剂的选择与步骤①和②中相同)共混，搅拌加热、成型，加热处理后，即得到导电高分子复合材料，此过程中制备复合材料的原料的量与步骤①和②中选取的量相同。本专利技术中所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、N-甲基吡咯烷酮中一种。本专利技术中所述碳纳米管是市购碳纳米管经过体积比为3 1的浓硫酸和浓硝酸混合酸在50°C 60°C活化处理3 5小时制得。本专利技术另一目的是提供一种导电高分子复合材料。本专利技术相对于现有技术的优点和技术效果 (1)本专利技术制备的PVC和PAMM共混基聚苯胺、碳纳米管复合材料成形工艺简单，通过原位聚合法将聚苯胺包覆在碳纳米管表面，通过本方法制备的复合材料的机械性能好、导电率高，还具备了聚苯胺的催化活性等优点，可以作为中性和酸环境的电极材料或者作为防腐、导电涂层材料使用； (2)本专利技术方法不仅能够解决聚苯胺的成形问题，还能使得到的复合材料具有较高的导电率，通过本方法能够得到大体积和大面积的聚苯胺导电复合材料，且制备的复合导电材料具有有机大分子的骨架结构，复合材料可以有效的克服由于聚苯胺吸水体积增长导致的变形，所以该复合材料可以应用于有水的体系。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例I :本导电高分子复合材料的制备方法，具体内容如下 ①将0.3g碳纳米管和I. 2g聚苯胺超声分散在20ml四氢呋喃中形成稳定的分散体系，超声频率为40KHZ，超声时间40min，超声分散过程在密封条件下进行，超声分散好的分散体系在搅拌条件下备用，其中碳纳米管的添加量为最终制得的复合材料质量的10%，聚苯胺的添加量为最终制得的复合材料质量的40%，有机溶剂添加量为能完全溶解碳纳米管和聚苯胺即可； ②将I.Og聚甲基丙烯酸甲酯与0. 5g聚氯乙烯溶解在50ml四氢呋喃中，磁力搅拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯混合物的用量为最终制得的复合材料质量的50%，聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯的质量比为2:1，有机溶剂添加量为能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯即可； ③将步骤①和步骤②制备的溶液在搅拌状态下混合，并在搅拌条件下加热至50°C挥发有机溶剂，得到粘稠度较高的粘流态复合物，将粘流态复合物在室温下，在直径为4cm的圆形容器内浇铸成形，每层浇铸的厚度小于0. 5cm,浇铸完成后将样品加热到130°C热处理2小时，即得到导电高分子复合材料，所得样品导电率12S/cm，厚度1. 5_。实施例2 :本导电高分子复合材料的制备方法，具体内容如下 ①将0.96g碳纳米管(经过体积比为3 1的浓硫酸和浓硝酸混合酸在60°C活化处理3小时制得)和0. 64g聚苯胺超声分散在20ml氯仿中形成稳定的分散体系，超声频率为 40KHZ，超声时间30min，超声分散过程在密封条件下进行，超声分散好的分散体系在搅拌条件下备用，其中碳纳米管的添加量为最终制得的复合材料质量的30%，聚苯胺的添加量为最终制得的复合材料质量的20%，有机溶剂添加量为能完全溶解碳纳米管和聚苯胺即可； ②将I.2g聚甲基丙烯酸甲酯与0. 4g聚氯乙烯溶解在50ml氯仿中，磁力搅拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯混合物的用量为最终制得的复合材料质量的50%，聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯的质量比为3:1，有机溶剂添加量为能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯即可； ③将步骤①和步骤②制备的溶液在搅拌状态下混合，并在搅拌条件下加热至45°C挥发有机溶剂，得到粘稠度较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电高分子复合材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：①将碳纳米管和聚苯胺超声分散在有机溶剂中形成稳定的分散体系，超声时间30～45min，超声分散过程在密封条件下进行，超声分散好的分散体系在搅拌条件下备用，其中碳纳米管的添加量为最终制得的复合材料质量的1～30％，聚苯胺的添加量为最终制得的复合材料质量的20～65％，有机溶剂添加量为能完全有效分散碳纳米管和聚苯胺即可；?②将聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯溶解在有机溶剂中，搅拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯混合物的用量为最终制得的复合材料质量的30％～70％，聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯的质量比为1:4～4:1，有机溶剂添加量为能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯即可；?③将步骤①和步骤②制备的溶液在搅拌状态下混合，并在搅拌条件下加热至45～60℃挥发有机溶剂，得到粘稠度较高的粘流态复合物，将粘流态复合物在室温下浇铸成形，每层浇铸的厚度小于0.5cm，浇铸完成后将样品加热到100℃～150℃热处理2～3小时，即得到导电高分子复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种导电高分子复合材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行 ①将碳纳米管和聚苯胺超声分散在有机溶剂中形成稳定的分散体系，超声时间30 45min，超声分散过程在密封条件下进行，超声分散好的分散体系在搅拌条件下备用，其中碳纳米管的添加量为最终制得的复合材料质量的I 30%，聚苯胺的添加量为最终制得的复合材料质量的20 65%，有机溶剂添加量为能完全有效分散碳纳米管和聚苯胺即可； ②将聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯溶解在有机溶剂中，搅拌制得混合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯混合物的用量为最终制得的复合材料质量的30% 70%，聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯的质量比为1:4 4:1，有机溶剂添加量为能完全溶解聚甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯即可； ③将步骤①和步骤②制备的溶液在搅拌状态下混合，并在搅拌条件下加热至45 60°C挥发有机溶剂，得到粘稠度较高的粘流态复合物，将粘流态复合物在室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：付仁春，郭忠诚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：