[发明专利]聚氯乙烯/离子液体/聚苯胺导电复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合导电材料技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯/离子液体/聚苯胺复合导电材料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)作为一种生产技术成熟价格低廉综合性能优良的通用树脂被广泛应用于建筑运输包装电子电器和汽车等方面，对人类的生产和生活都产生了重要的影响 近年来，PVC新产品的开发受到世界各国的高度重视，一批具有特殊功能的PVC新产品投放市场 PVC功能材料主要包括医用功能材料分离功能材料抗静电材料导电材料等，其中，PVC的抗静电导电性的研究是其功能化的一个研究热点。

为使聚氯乙烯具有抗静电性，研究者已经使用了金属、石墨烯、碳纳米管、导电高分子或其他导电剂来提高聚氯乙烯导电性。其中，导电高分子因其质轻成本低廉导电性能优异等特点被更多研究者青睐，现已成为一种最有发展前景的高分子材料导电剂，并且在学术研究方面已经发展成为高分子电化学及固体物理的交叉学科。而在众多的导电高分子中，聚苯胺(PANI)与其他导电高分子相比，单体原料易得，合成工艺简单，掺杂现象独特，电导率较高，在空气中具有良好的稳定性，被认为是最有前途的导电高分子之一，因此，利用聚苯胺解决聚氯乙烯的抗静电问题成为首选，也可同时解决聚苯胺加工困难应用范围受限的难题．

一些研究者通过机械熔融共混方法，将PANI与聚氯乙烯基体聚合物材料复合，制备了具有一定导电性、又可采用传统的高分子材料加工成型方法进行加工的复合材料。 但是，由于基体材料是绝缘体，复合材料的导电只能依靠基体中的PANI 粒子相互接触，形成导电通路来实现。而机械共混方法很难使PANI粒子在基体中分散均匀，必须添加大量的PANI，才能获得电导率较高的复合材料，这样不仅成本增加，而且对基体聚合物材料的综合力学性能和加工成型性能具有很大的损害作用。曾幸荣（塑料工业，1995，( 6): 10）及吴大刚（华侨大学硕士论文，2006）等采用聚氯乙稀片作为基体材料，通过氧化剂使苯胺单体在基材表面形成导电薄膜，从而获得功能性聚苯胺复合材料。但此方法得到的聚苯胺附着在基体表层，不能在基体内部形成导电通路，从而影响了导电材料的稳定性和持久性。

纯聚氯乙烯树分解温度与塑化温度极为接近，无法用聚氯乙烯树脂来塑制产品，必须加入增塑剂、稳定剂、填料等以改善性能，才能加工成各类产品，PVC糊树脂产品加工过程中主要以DOP作为主增塑剂，众所周知，DOP容易迁移析出而混入药液或血液中，可随药液或血液进入人体，且其有致癌性，对人体健康极为不利。国内外都在努力开发安全性更高、迁移析出性更小的新型增塑剂，室温离子液体是室温下呈现液态的有机盐，蒸气压极低，是一种无污染可循环的绿色溶剂离子液体，具有接近零的蒸汽压、低熔点、较宽的电化学窗口、良好的热稳定性，可以弥补现行增塑剂的缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种聚氯乙烯复合导电材料的方法。与现有的制备聚氯乙烯复合导电材料的的方法相比，较具有制备工艺条件容易实现、复合材料导电性能优良等优点。

本发明是采用如下技术方案予以实现的：一种聚氯乙烯/离子液体/聚苯胺导电复合材料的制备方法，它的步骤如下：

（1）将苯胺加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中，苯胺的加入质量为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐质量的25-50%，搅拌均匀得到混合液体；

（2）将聚氯乙烯粉末、热稳定剂及润滑剂置于高速混合机中，搅拌均匀后将步骤（1）的混合液体缓慢加入使聚氯乙烯粉末充分吸收混合液体，混合液体的加入质量为聚氯乙烯质量的25-45%，热稳定剂的加入质量为聚氯乙烯质量的1-2%，润滑剂的加入质量为聚氯乙烯质量的0.5-2%，搅拌0.5-3小时，得到混合物；

（3）将步骤（2）中的混合物放入模具中，在平板硫化床中热压10-30分钟，模压温度130-155℃，压力10-20MPa，得到含有聚苯胺单体的聚氯乙烯片材；

（4）将步骤（3）中10-100重量份的含有聚苯胺单体的聚氯乙烯片材浸入到1000重量份0.5-1.5mol/L的掺杂酸水溶液中，在0-40℃的条件下，加入500重量份0.5-1.5mol/L的溶有20-100重量份过硫酸铵的掺杂酸水溶液，反应1-8小时，反应结束后用水清洗材料，干燥后得到聚氯乙烯/离子液体/聚苯胺复合导电材料。

所述步骤（2）中的热稳定剂为钙锌稳定剂、有机锡类稳定剂中的至少一种。

所述步骤（2）中的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌中的至少一种。

所述步骤（4）中的掺杂酸为盐酸或者对甲基苯磺酸。