[发明专利]基于碳纳米管的抗静电聚酯材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗静电聚酯材料，特别涉及一种基于碳纳米管的抗静电聚酯材料的制备方法。

背景技术

塑料、橡胶、合成纤维等高分子材料，都具有优越的电绝缘性能，其根本原因是这类高分子中的化学键均为共价键，因此它们不会电离，也不能传递电子或离子，具有很高的表面电阻和体积电阻，当它们相互摩擦或接触分离时就会产生很高的静电。电阻越大，静电释放就越慢，因而越容易产生静电引力或斥力、电震或电击，甚至产生放电火花而造成严重事故。

在纺织工业中合成纤维的生产和加工，电子工业中各种静电敏感性元件的生产、运输、储藏，由于静电荷的积累往往会造成重大损失。在美国塑料电子部件在储运过程中废品率达50％，损失高达50亿美元。我国石化企业每年静电事故产生的损失高达百万元以上，因此静电的防治已经引起人们的普遍关注。

聚酯因其优良的物理、化学性能而得到广泛的应用，但由于静电性严重影响其加工性能，并且直接影响生产和使用。国内外学者在解决聚酯静电问题做了大量的研究，归纳起来主要有以下几种方法：①在聚酯基质内添加抗静电剂合成抗静电树脂；②复合纺丝法，即以普通聚酯为皮，以具有抗静电性的树脂为芯；③先制成导电纤维(如金属纤维、炭纤维、白色导电纤维等)，再与普通聚酯混纤、交捻、交织而得；④接枝共聚，即通过引发剂引发或放射线照射等手段，在聚酯纤维上与丙烯酸、甲基丙烯酸等亲水性单体进行接枝；⑤织物后整理，通常采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和丙烯酸水溶液等为后整理剂。综上所述，抗静电聚酯材料设计时既要保证抗静电效果又要考虑实际生产可行性。

碳纳米管为一种管状结构纳米碳材料，上世纪九十年代由日本科学家Iijima发现。碳纳米管具有优良的导电性能和化学稳定性，且具有纤维状结构。在制备抗静电高分子材料时，加入较少量的碳纳米管就能达到导静电的要求。因其添加量少，颜色容易被高分子基质掩盖，易于获得浅色色调产品，同时还有利于高分子材料其它性能的设计，因此受到广泛关注。碳纳米管表面的活性基团非常少，与高分子材料基团的相互作用很弱，而且碳纳米管的长径比和比表面积大，用于制备高分子复合材料时难于在聚合物中分散均匀，极易出现团聚现象，无法体现出其优异性能。因此对碳纳米管的表面改性显得极为重要。Gregoriou等人(Macromolecules 2006，39，9150-9156)报道了先利用强酸处理多壁碳纳米管(MWCNT)表面，后与聚对苯二甲酸乙二醇(PET)共混的方法获得PET-MWCNT复合材料，并详细研究了碳纳米管对PET结晶行为和链构象的影响，此方法的缺点是强酸处理碳纳米管会破坏碳纳米管本身的结构，残留部分杂质，而且强酸的引入易造成环境污染。罗国华等人(Comput.Sci.Technol.2006，66，1022-1029；中国发明专利200410033773)通过在熔融加工过程中加入偶联剂的方式来提高碳纳米管在聚合物中的分散性，但此方法仅对使用单壁碳纳米管时制备的材料效果较好，当使用多壁碳纳米管时要获得体积电阻率较低的复合材料需要添加较大量的碳纳米管，材料成本明显高于传统的抗静电材料。中国发明专利200680001853和200610023797分别公开了利用石墨和炭黑为添加剂，碳纳米管改性的一系列热塑性聚合物(如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚甲基苯烯酸甲酯，聚酰胺，聚乙烯等)，由于引入了石墨和炭黑，材料的颜色单一，难以拓展其应用领域。

上述对碳纳米管表面改性的方法应用于抗静电聚酯材料制备成本较高，而且仍然存在分散性不好的缺点，很难应用于工业生产。

发明内容

本发明的目的是解决上述不足，提供了一种基于碳纳米管的抗静电聚酯材料的制备方法。

实现本发明的技术方案为：一种基于碳纳米管的抗静电聚酯材料是由下述方法制备的：

(1)将碳纳米管与金属氧化物放入含有1-50％重量百分比的分散剂水溶液中，在分散搅拌机中分散1-10min，经干燥，研磨后得到修饰的碳纳米管；

(2)将上述修饰的碳纳米管，聚酯树脂，助剂加入至高速搅拌机中分散均匀；

(3)上述分散均匀的粒料经双螺杆挤出机熔融复合，挤出和切粒，即制备得抗静电聚酯粒料。

上述基于碳纳米管的抗静电聚酯材料的制备方法，所述的碳纳米管为多壁碳纳米管或复壁碳纳米管或单壁碳纳米管。

上述基于碳纳米管的抗静电聚酯材料的制备方法，所述的金属氧化物为二氧化钛、氧化锌、二氧化锡、氧化铟中的一种或几种。