本發明屬于材料領域,具體涉及一種復合單體改性導電材料的制備方法。
背景技術:
導電高分子材料是具有導電功能(包括半導電性、金屬導電性和超導電性)、電導率在10s/m以上的聚合物材料。高分子導電材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜以及電導率可在十多個數量級的范圍內進行調節等特點,不僅可作為多種金屬材料和無機導電材料的代用品,而且已成為許多先進工業部門和尖端技術領域不可缺少的一類材料,經過多年世界范圍內的廣泛研究,導電聚合物在新能源材料方面的應用已獲得了很大的發展,但離實際大規模應用還有一定的距離。這主要是因為其加工性不好和穩定性不高造成的,嚴重阻礙了導電高分材料在工業上的應用。尤其在電器元件中的應用,需要導電材料具有良好的強度、穩定性,否則,即使其它性能再好也無法應用;
申請號:201610885928.1公開了一種門的導電涂料,包括聚苯胺45-55份、聚吡咯18-20份、碳纖維25-40份、石油焦7-12份、碳化硅8-16份、石墨20-25份、銀粉6-9份、鎳粉7-11份、單壁碳納米管20-22份、氧化錫36-40份、氧化鋅23-25份、焦磷酸鈉22-24份、三乙基己基磷酸4-8份、六偏磷酸鈉16-20份、羧甲基纖維素鈉7-9份、氧化聚乙烯蠟11-15份、聚氯乙烯樹脂3-5份、雙馬來酰亞胺12-16份、丙烯酸乙酯20-25份、硝基纖維素6-10份和松油醇13-16份,其是將聚吡咯、單壁碳納米管預先混合,然后通過六偏磷酸鈉、羧甲基纖維素鈉等的分散作用來改善單壁碳納米管等無機填料在聚合物間的相容性;但是這種無機分散的方式很難改善無機填料的團聚現象,容易降低成品的穩定性。
技術實現要素:
本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足,提供一種復合單體改性導電材料的制備方法。
為實現上述目的,本發明采用以下技術方案:
一種復合單體改性導電材料的制備方法,包括以下步驟:
(1)取吡咯,加入到其重量30-44倍的四氫呋喃中,攪拌均勻,送入到60-70℃的恒溫水浴中,加入金屬鉀,保溫攪拌30-40分鐘,出料冷卻,加入對甲苯磺酰氯,磁力攪拌20-24小時,將產物加入到去離子水中,攪拌均勻,靜置10-15小時,過濾,將沉淀水洗,真空60-70℃下干燥1-2小時,得磺酰基吡咯;
(2)取溴代正丁烷,加入到其重量4-6倍的無水乙醇中,攪拌均勻,得溴代醇分散液;
(3)取對羥基苯甲醛,加入到其重量10-13倍的無水乙醇中,攪拌均勻,加入金屬鈉,通入氮氣,在80-90℃下保溫反應30-40分鐘,滴加上述溴代醇分散液,滴加完畢后繼續保溫反應16-20小時,蒸餾除去乙醇,得改性單體;
(4)取氟硅酸鈉,加入到其重量45-60倍的去離子水中,攪拌均勻,加入油酸,80-90℃下保溫攪拌1-2小時,過濾,將沉淀水洗,得油酸改性氟硅酸鈉;
(5)取碳納米管、油酸改性氟硅酸鈉混合,加入到混合料重量40-50倍的、96-98%的硫酸溶液中,在50-60℃下保溫攪拌1-2小時,過濾,將沉淀水洗,常溫干燥,得油酸改性復合碳納米管;
(6)取三氯化鐵,加入到其重量100-130倍的三氯甲烷中,磁力攪拌5-10分鐘,加入上述磺酰基吡咯、改性單體,送入到反應釜中,通入氮氣,調節反應釜溫度為4-6℃,加入上述油酸改性復合碳納米管,保溫反應4-5小時,出料,過濾,將沉淀水洗,真空70-75℃下干燥20-23小時,冷卻至常溫,即得所述復合單體改性導電材料;
所述的吡咯、金屬鉀、對甲苯磺酰氯、溴代正丁烷、對羥基苯甲醛、金屬鈉、氟硅酸鈉、油酸、碳納米管、三氯化鐵的重量比為100-110:2-3:3-4:1-2:6-7:0.3-1:16-20:2-3:20-30:1-3。
本發明的優點:
本發明將吡咯通過對甲苯磺酰氯處理,得到磺酰基吡咯,然后以對羥基苯甲醛為原料,通過溴代反應,將得到的改性單體與磺酰基吡咯混合,以三氯化鐵為催化劑,三氯甲烷為反應溶劑,在聚合過程中加入油酸改性的碳納米管,使得碳納米管等無機填料能夠有效的分散在聚合物中,增強無機填料與聚合物間的相容性,可以有效的改善無機填料的團聚現象,提高成品材料的穩定性強度。
具體實施方式
實施例1
一種復合單體改性導電材料的制備方法,包括以下步驟:
(1)取吡咯,加入到其重量44倍的四氫呋喃中,攪拌均勻,送入到70℃的恒溫水浴中,加入金屬鉀,保溫攪拌40分鐘,出料冷卻,加入對甲苯磺酰氯,磁力攪拌20小時,將產物加入到去離子水中,攪拌均勻,靜置10小時,過濾,將沉淀水洗,真空70℃下干燥1小時,得磺酰基吡咯;
(2)取溴代正丁烷,加入到其重量6倍的無水乙醇中,攪拌均勻,得溴代醇分散液;
(3)取對羥基苯甲醛,加入到其重量13倍的無水乙醇中,攪拌均勻,加入金屬鈉,通入氮氣,在90℃下保溫反應40分鐘,滴加上述溴代醇分散液,滴加完畢后繼續保溫反應20小時,蒸餾除去乙醇,得改性單體;
(4)取氟硅酸鈉,加入到其重量60倍的去離子水中,攪拌均勻,加入油酸,80℃下保溫攪拌1小時,過濾,將沉淀水洗,得油酸改性氟硅酸鈉;
(5)取碳納米管、油酸改性氟硅酸鈉混合,加入到混合料重量50倍的、96%的硫酸溶液中,在60℃下保溫攪拌1小時,過濾,將沉淀水洗,常溫干燥,得油酸改性復合碳納米管;
(6)取三氯化鐵,加入到其重量100倍的三氯甲烷中,磁力攪拌10分鐘,加入上述磺酰基吡咯、改性單體,送入到反應釜中,通入氮氣,調節反應釜溫度為4℃,加入上述油酸改性復合碳納米管,保溫反應5小時,出料,過濾,將沉淀水洗,真空70℃下干燥23小時,冷卻至常溫,即得所述復合單體改性導電材料;
所述的吡咯、金屬鉀、對甲苯磺酰氯、溴代正丁烷、對羥基苯甲醛、金屬鈉、氟硅酸鈉、油酸、碳納米管、三氯化鐵的重量比為100:2:3:1:6:0.3:20:3:20:1。