專(zhuān)利名稱(chēng)：一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種以銻摻雜 二氧化錫(以下稱(chēng)為ATO)納米粉體為導(dǎo)電填料、可溶性絕緣聚合物為基體的導(dǎo)電復(fù) 合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電聚合物材料具有質(zhì)輕、易成型、使用方便等特點(diǎn)，在抗靜電防輻射領(lǐng)域有著 廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)組成及導(dǎo)電機(jī)理，導(dǎo)電聚合物材料包括本征型和摻合型兩種。 在所有的導(dǎo)電復(fù)合材料中，淺色透明導(dǎo)電復(fù)合材料是目前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，日 本專(zhuān)利8 — 102227中介紹了一種導(dǎo)電膜，以含錫的氧化銦為導(dǎo)電細(xì)粉，用粘度為25cps 或更低的含有聚合黏合劑的溶液浸漬基材，然后干燥或固化涂膜。然而氧化銦價(jià)格昂 貴，且含錫的氧化銦為導(dǎo)電粉呈現(xiàn)特有的藍(lán)黑色，無(wú)法大規(guī)模、寬領(lǐng)域的使用。
中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN1765951A提供一種通過(guò)將ATO與原料單體進(jìn)行原位聚合，達(dá)到 改善所得聚酯樹(shù)脂的抗靜電性能之目的。然而要實(shí)現(xiàn)ATO對(duì)原料單體的原位聚合，首 先要解決ATO在原料中的分散問(wèn)題。中國(guó)專(zhuān)利ZL200510024671.2給出了一種兩步法 ATO的分散法可以較好的解決分散問(wèn)題，但是其步驟冗長(zhǎng)，不易規(guī)模化商業(yè)制備。
因此，導(dǎo)電復(fù)合材料的研究方向是如何能制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、價(jià)格低廉、 易于染色、功能多樣化的高導(dǎo)電率復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種良好的機(jī)械性能、導(dǎo)電率高、可見(jiàn) 光透過(guò)率高、造價(jià)低廉透明導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為， 一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料，是將聚合物溶于溶劑 中，得聚合物溶液A，聚合物溶液A加入納米銻摻雜二氧化錫的分散漿料得溶液B， 溶液B加入到去離子水中絮凝沉淀所得材料，
其中聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和熱固性環(huán)氧樹(shù)脂中的一種，
聚合物溶劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、苯、N，N-二甲基甲酰胺或二氯苯中的一種或者幾種，
納米ATO的分散漿料分散劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、苯、N，N-二甲基甲 酰胺或二氯苯中的一種或者幾種，
納米ATO中三氧化二銻和二氧化錫的重量比為1: 5 1: 10。
一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下
1) 將聚合物在20 80'C下溶于溶劑中得聚合物溶液A，聚合物A的濃度為3— 150毫克/毫升，
聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和熱固性環(huán)氧樹(shù)脂中的一種， 聚合物溶劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺或二氯苯中的一 種或者幾種，
2) 取聚合物溶液A裝入裝有攪拌裝置的錐形瓶中，邊攪拌邊加入納米ATO的分 散漿料，形成均勻透明溶液B，
每100毫升聚合物溶液加入槳料0. 5g -7. Og，濃度為5%-30%， 納米ATO分散漿料的^^散劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺 或二氯苯中的一種或者幾種，
納米ATO中三氧化二銻和二氧化錫的重量比為1: 5 1: 10，
3) 將溶液B加入到15(kl的去離子水中，加入過(guò)程中快速攪拌，加入完畢后將 沉淀過(guò)濾、洗滌，在8(TC下真空干燥，即可得導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料。
用本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有質(zhì)輕、易合成、價(jià)格低廉、環(huán)境友好和可見(jiàn)光透過(guò) 率高等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)復(fù)合材料中銻摻雜二氧化錫(ATO)含量達(dá)到3%以上時(shí)，其體電阻 率為106Q，cni數(shù)量級(jí)，可以有效起到防靜電和屏蔽電磁波的作用，適用于制造抗靜 電塑料、抗靜電纖維和抗靜電涂料等多種產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料，是將聚合物溶于溶劑中，得聚合物溶液A， 聚合物溶液A加入納米銻摻雜二氧化錫的分散漿料得溶液B，溶液B加入到去離子 水絮凝沉淀所得材料。
制備方法是將聚合物溶于丙酮等有機(jī)溶劑中，聚合物溶液邊攪拌邊加入定量的 ATO有機(jī)溶劑分散漿料，形成均勻透明溶液，混合溶液逐漸加入到去離子水中絮凝沉淀，過(guò)濾、洗滌干燥，得到導(dǎo)電聚合物納米ATO復(fù)合材料。
取2g導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料放入平板硫化機(jī)中，120 220'C下熔融3 15分 鐘，0.2 3KN壓力下保壓2 15分鐘，冷卻至室溫后取出，得導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合 透明片材。
釆用本發(fā)明制備的導(dǎo)電聚合物納米ATO復(fù)合材料由湖北大學(xué)分析測(cè)試中心用高 阻計(jì)和四探針測(cè)試儀測(cè)試了導(dǎo)電性能。測(cè)試方法是，將不同含量的AT0/聚合物納米 復(fù)合片材，測(cè)試聚合物不同或者配比不同對(duì)聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)電性能所產(chǎn)生的影 響,其中最主要的是納米ATO和聚合物之間的配比不同。
得出的結(jié)論是復(fù)合材料中含有大于3 %的納米ATO可以使其體積電阻率達(dá)到 lO"Q'cm數(shù)量級(jí)。
采用可見(jiàn)一紫外分光光度計(jì)測(cè)試了波長(zhǎng)為550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率，含有少于 60 %納米ATO的復(fù)合材料透過(guò)率大于50X。
從上面的測(cè)試結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明制備的產(chǎn)品具有較低的體積電阻率， 具有較好的可見(jiàn)光透過(guò)性能，可以作為抗靜電材料、電磁J^蔽材料等應(yīng)用于各種領(lǐng) 域。
下面舉出本發(fā)明的具體實(shí)施例
例l、將聚甲基丙烯酸甲酯在22'C下溶于四氫呋喃溶劑中，聚合物濃度為IOO 毫克/毫升。取30ml聚合物溶液裝入裝有攪拌裝置的錐形瓶中，邊攪拌邊加入0. 5g 濃度為30%的ATO(三氧化二銻和二氧化錫的重量百分比為1: IO)丙酮分散漿料， 形成均勻透明溶液。
混合溶液逐漸加入到150ml去離子水中，加入過(guò)程中快速攪拌，加入完畢后將沉 淀過(guò)濾、洗滌，在80TC下真空干燥，即可得到聚合物基納米ATO復(fù)合材料。
取2g制備的納米復(fù)合材料放入平板硫化機(jī)中，180'C下熔融3分鐘，l.OKN壓 力下保壓3分鐘，冷卻至室溫后取出樣品，得透明片材，制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān) 性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到106Q'cffl數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率64%。
例2、方法同例I，不同的是，將聚苯乙烯在25'C下溶于N,N-二甲基甲酰胺溶 劑中，聚合物濃度為150毫克/毫升。取30ml聚合物溶液裝入裝有攪拌裝置的錐形 瓶中，邊攪拌邊加入2. Og濃度為5%的ATO(三氧化二銻和二氧化錫的重量百分比為l: 5) N,N-二甲基甲酰胺分散漿料，形成均勻透明溶液。制成樣品后即可進(jìn)行相 關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到106Q"m數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率61%。
例3、方法同例1，不同的是，將聚甲基丙烯酸甲酯在25'C下溶于丙酮溶劑中， 聚合物濃度為100毫克/毫升。取30ml聚合物溶液裝入裝有攪拌裝置的錐形瓶中， 邊攪拌邊加入l.Og濃度為15%的ATO(三氧化二銻和二氧化錫的重量百分比為1: 9)丙酮分散漿料，形成均勻透明溶液。制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電 阻率達(dá)到10fiQ "cm數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率70%。
例4、方法同例l，不同的是，將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂在80'C下溶于苯溶劑中，聚合 物濃度為3亳克/毫升。取1000ml聚合物溶液裝入裝有攪拌裝置的錐形瓶中，邊攪 拌邊加入1.0g濃度為5X的AT0(三氧化二銻和二氧化錫的重量百分比為1: 5)四 氫呋喃分散漿料，形成均勻透明溶液。制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電 阻率達(dá)到104 Q ，cm數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率45%。
例5、方法同例1，不同的是，聚合物的溶劑為氯仿，ATO的溶劑為氯仿。制成 樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到l(TQ'cin數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光 的透過(guò)率55%。
例6、方法同例l，不同的是，聚合物的溶劑為甲苯，ATO的溶劑為甲苯。制成 樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到lCfQ-cm數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光 的透過(guò)率55%。
例7、方法同例l，不同的是，聚合物的溶劑為二氯苯，ATO的溶劑為二氯苯。 制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到1060*011數(shù)量級(jí)，550nm的可 見(jiàn)光的透過(guò)率55%。
例8、方法同例l,不同的是，聚合物的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺，ATO的溶劑 為苯。制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到106Q，cm數(shù)量級(jí)，550mn 的可見(jiàn)光的透過(guò)率55%。
例9、方法同例l,不同的是，聚合物的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺，ATO的溶劑 為N，N-二甲基甲酰胺和丙爾的混合溶劑(兩種溶劑的體積比為1: 1,分散液的濃 度為30%)。制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到10^'cm數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率53%。
例10、方法同例1，不同的是，聚合物的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺，AT0的溶 劑為苯和甲苯的混合溶劑(混合溶劑中苯和甲苯的體積比為1: 2，分散液的濃度為 30%)。制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率達(dá)到106Q'cm數(shù)量級(jí)， 550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率54%。
例11、方法同例1，不同的是，將聚甲基丙烯酸甲酯在25"C下溶于丙酮和N， N-二甲基甲酰胺的混合溶劑(丙酮和N,N-二甲基甲酰胺的體積比為1: 1)中，聚合 物濃度為100毫克/毫升。取30ml聚合物溶液裝入裝有攪拌裝置的錐形瓶中，邊攪 拌邊加入1.0g濃度為15X的AT0(三氧化二銻和二氧化錫的重量百分比為1: 9)丙 酮分散槳料，形成均勻透明溶液。制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率 達(dá)到106 Q 'cm數(shù)量級(jí)，550腦的可見(jiàn)光的透過(guò)率68%。
例12、方法同例4，不同的是，復(fù)合材料干燥溫度為120'C。取2g制備的納米 復(fù)合材料放入平板硫化機(jī)中，22(TC下熔融3分鐘，0.2KN壓力下保壓2分鐘，冷卻 至室溫后^t出樣品，得透明片材，制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻率 達(dá)到106Q ，cra數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率45%。
例13、方法同例l,不同的是，復(fù)合材料干燥溫度為90'C。取2g制備的納米 復(fù)合材料放入平板硫化機(jī)中，12(TC下熔融15分鐘，3.0KN壓力下保壓15分鐘，冷 卻至室溫后取出樣品，得透明片材，制成樣品后即可進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，體積電阻 率達(dá)到106 Q 數(shù)量級(jí)，550nm的可見(jiàn)光的透過(guò)率54%。
權(quán)利要求
1、一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料，其特征在于是將聚合物溶于溶劑中，得聚合物溶液A，聚合物溶液A加納米銻摻雜二氧化錫的分散漿料得溶液B，溶液B加入到去離子水中絮凝沉淀所得材料，其中聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和熱固性環(huán)氧樹(shù)脂中的一種，聚合物溶劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、苯、N，N-二甲基甲酰胺或二氯苯中的一種或者幾種，納米銻摻雜二氧化錫的分散漿料濃度為5～30％，分散劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、苯、N，N-二甲基甲酰胺或二氯苯中的一種或者幾種，納米三氧化二銻和二氧化錫的重量比為1∶5～1∶10。
2、 權(quán)利要求l所述的一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具 體步驟如下1) 將聚合物在20 80'C下溶于溶劑中得聚合物溶液A，聚合物A的濃度為3— 150毫克/毫升，聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和熱固性環(huán)氧樹(shù)脂中的一種， 聚合物溶劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或二氯苯中的一 種或者幾種，2) 取聚合物溶液A裝入裝有攪拌裝置的錐形瓶中，邊攪拌邊加入納米銻摻雜二 氧化錫的分散漿料，形成均勻透明溶液B，每100毫升聚合物溶液加入漿料0. 5g -7. Og，漿料濃度為5%-30%,三氧化二銻 和二氧化錫的重量比為l: 5 1: 10,納米銻摻雜二氧化錫分散漿料的分散劑為丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或二氯苯中的一種或者幾種，納米三氧化二銻和二氧化錫的重量比為l: 5 1: 10,3) 將溶液B加入到150ml的去離子水中，加入過(guò)程中快速攪拌，加入完畢后將 沉淀過(guò)濾、洗滌，在80'C下真空干燥，即可得導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于取2g導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料放入平板硫化機(jī)中，120 220'C下熔融3 15分鐘， 0.2 3KN壓力下保壓2 15分鐘，冷卻至室溫后取出，得導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合透明 片材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料及其制備方法。復(fù)合材料是以銻摻雜二氧化錫納米粉體為導(dǎo)電填料、可溶性絕緣聚合物為基體的透明導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。制備方法是將聚合物溶于丙酮等有機(jī)溶劑中，聚合物溶液邊攪拌邊加入定量的ATO有機(jī)溶劑分散漿料，形成均勻透明溶液，混合溶液逐漸加入到去離子水中絮凝沉淀，過(guò)濾、洗滌干燥，得到聚合物基納米ATO復(fù)合材料。其中聚合物優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等透明樹(shù)脂。用本發(fā)明制備的復(fù)合材料質(zhì)輕、易合成、價(jià)格低、環(huán)境友好、可見(jiàn)光透過(guò)率高。復(fù)合材料中銻摻雜二氧化錫(ATO)含量達(dá)3％以上，其體電阻率為10⁶Ω·cm數(shù)量級(jí)，可起防靜電和屏蔽電磁波作用，適用于制造抗靜電塑料、纖維和涂料等多種產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B29C35/02GK101580620SQ20091006272
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者宋秀蓮, 張剛升, 王世敏, 王國(guó)成, 董兵海, 濤 蔣, 許祖勛 申請(qǐng)人:湖北大學(xué)