[发明专利]一种抗静电材料添加物的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别是涉及一种抗静电材料添加物的制备方法。

背景技术

纳米碳纤维是一种新型一维纳米炭基材料，具有长径比高，比表面积大以及较高的石墨化程度和导电性等特点。纳米碳纤维可以采用过渡金属催化化学气相沉积低碳烃类（天然气、乙烷、乙烯等）或一氧化碳的方法合成，其价格远远低于纳米碳管，可以达到高品质炭黑的水平。因此这种材料非常适用于制备抗静电（导电）材料，如抗静电、防电磁辐射涂层，导电聚合物复合材料等。

    中国专利CN1233758C公开了一种导电、电磁屏蔽涂料的制备方法，纳米碳

管和纳米碳纤维经粉碎以及超声振荡去除表面杂质并充分分散，随后纳米碳管和纳米碳纤维经高温石墨化或经活化一敏化一催化多步处理后在其表面沉积金属或金属氧化物镀层，最后与高分子聚合物、胶粘剂、固化剂等混合形成导电或电磁屏蔽材料。

    中国专利CN1944555A公开了一种利用纳米碳管制备导静电涂料的方法。选

用直径在lO～lOOnm，长度为5～15um的纳米碳管，纳米碳管或纳米碳管／无机

导电粉体混合物首先与润湿分散剂混合，经超声处理使纳米碳管分散，再与聚丙烯乳液以及各种助剂混合、过滤等得到导静电涂料。

    专利CN1974667A公开了一种多壁纳米碳管／聚苯胺导电复合材料的制备方

法。多壁碳管首先经浓硝酸和浓硫酸的混合酸处理改性，随后加入盐酸溶液和表面活性剂，并经超声2～4小时处理使纳米碳管充分分散，最后加入苯胺单体进行聚合形成导电复合材料。

    大量研究表明纳米碳纤维复合导电材料的性能与纳米碳纤维的许多性质密

切相关( M. H. Al-Saleh，U. Sundararaj，Carbon，2009，47，2-22)。这其中最主要的影响因素包括：1）纳米碳纤维的表面化学性质：纳米碳纤维的表面通常会覆盖一层具有多环芳烃结构的无定形炭层，这种无定形炭与纳米碳纤维的导电性能相差很多，会降低材料的导电性能；2）纳米碳纤维的分散性：纳米碳纤维由于直径为纳米尺度，非常容易在合成过程中发生团聚现象，这使得纳米碳纤维不容易在材料中形成导电网络，将大大增加其使用量；3）纳米碳纤维在材料中的分布：当纳米碳纤维在材料中分布比较均匀时，可以在较低的纳米碳纤维用量下获得较高的导电性能。

    基于以上原因，在公开专利和文献报道中利用纳米碳纤维／纳米碳管制备导电或电磁屏蔽材料时通常需要对其进行后处理，例如采用高温处理使无定形炭转化为石墨化炭，采用气相（空气）或液相（强酸）进行氧化处理去除表面无定形炭，或采用金属或金属氧化物进行表面涂层处理增强其导电性。纳米碳纤维／纳米碳管的分散则通常采用超声处理、原位聚合或添加表面活性剂等方法(N. Grossiord．J．Loos，et al．Chem. Mater. 2006，18，1089- 1099)。这增加了过程复杂性和产品成本，采用强酸处理等还会带来环境污染等问题。

    由此可见，开发一种新型纳米碳纤维抗静电材料添加物的制备方法，达到简化其后续处理过程的目的，对于降低最终产品成本具有重要的应用价值。

发明内容

    本发明的首要目的在于提供一种抗静电材料添加物的制备方法。

    本发明的第二个目的在于提供所述一种抗静电材料添加物的制备方法。

     本发明的一种抗静电材料添加物的制备方法，是在无机粉体上生长纳米碳纤维得到的复合材料。

    本发明的抗静电材料添加物，其纳米碳纤维均匀的分布于无机粉体上，纳米碳纤维与无机粉体的之间的重量比为1:20～10:1。

    根据本发明，所述纳米碳纤维是直径在20～lOOnm，长度为5～200um的鱼骨式纳米碳纤维。

    根据本发明，所述无机粉体为云母、碳酸钙或二氧化钛，粉体的颗粒直径在lO～lOOum。

    本发明的一种抗静电材料添加物的制备方法方法包括以下步骤：

    A、在无机粉体表面负载金属催化剂；

    B、在无机粉体表面生长纳米碳纤维。

    其中，所述步骤A具体为：将适量的过渡金属盐溶解于适量水中，采用等量浸渍法或沉积沉淀法负载于无机粉体之上；于100～120℃干燥6～12小时，然后于400—600℃空气中焙烧3～6小时制备得到过渡金属／无机粉体催化剂前驱体。