[发明专利]一种聚酰胺/聚苯胺导电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电复合材料的制备领域，尤其涉及一种聚酰胺/聚苯胺导电复合材料及其制 备方法。

背景技术：

聚酰胺又称尼龙，是五大工程塑料中用量最大的一种，也是重要的合成纤维材料。常用 的尼龙可由二胺和二酸缩聚而得，根据二元胺和二元酸碳原子数目的不同可以得到不同的尼 龙产品，并可通过尼龙后的数字加以区别，前一数字表示二元胺的碳原子数，后一数字表示 二元酸的碳原子数(如尼龙610)；也可由内酰胺缩聚或开环聚合得到，据其单元结构所含碳 原子数目可以得到不同的聚酰胺产品(如尼龙6)。聚酰胺用途涉及日常生活及交通运输、渔 业、军工等各个领域。它具有优良的力学性能以及耐磨、耐油、耐溶剂、自润滑、耐腐蚀和 良好的加工性能等。尽管聚酰胺材料性能优越，但其电导率约10^-12S/m，具有很高的绝缘性， 容易发生静电荷的堆积，严重时会引起爆炸及火灾，因此聚酰胺制品不仅要求具有较高的力 学性能还要求具有抗静电功能。另外，聚酰胺用在输油管、电子电器，汽车配件等领域时对 其抗静电性要求更高。抗静电聚酰胺纤维用于服装产业可以提高穿着舒适性；抗静电聚酰胺 工业丝、帘子线在轮胎、传送带使用过程中可消除或减少因摩擦产生的静电；抗静电聚酰胺 粉末涂料可以喷涂于各种制品表面提高使用安全性。

聚苯胺作为一种理想的导电高分子具有原料便宜、合成简便且掺杂现象独特、电导率较 高、在空气中具有良好的稳定性的优点，被认为是最有前途的导电高分子之一。以聚苯胺为 原料制备导电材料，不仅能获得优良持久的导电性，还能够通过改变掺杂酸浓度的方式调节 聚苯胺的电导率。聚苯胺还兼具优良的光学性能、电化学性能和吸收电磁波等性能，在多种 研究领域都具有极为广阔的应用前景，利用聚苯胺可以高效简便地解决聚酰胺材料的抗静电 问题，也可同时解决聚苯胺加工困难和应用范围受限的难题。

利用苯胺在聚酰胺材料表面原位聚合的方法可以在聚酰胺表面形成一层导电的聚苯胺， 如Kyung等通过原位聚合方法在聚酰胺6(尼龙6)纤维的表面形成导电聚苯胺的涂层，从而 改善了该纤维的导电性(OhKW,KimSH,KimE，Improvedsurfacecharacteristicsand theconductivityofpolyaniline–nylon6fabricsbyplasmatreatment[J]，Journalof AppliedPolymerScience,2001,81(3):684-694)；Gregory以聚酰胺纤维为基质，利用 原位聚合方法得到了导电性能优良的聚酰胺/聚苯胺纤维；(GregoryRV,KimbrellWC, KuhnHH.，Conductivetextiles[J]，SyntheticMetals,1989,28(1):823-835)；韩克清等探究 过不同种类的掺杂酸对苯胺在织物上原位聚合成聚苯胺对导电性能的影响(韩克清,金惠芬， 聚苯胺/涤纶导电织物再掺杂及洗涤性能的研究[J]，合成纤维工业,2002,25(5):25-27)。

但现阶段苯胺在聚酰胺上原位聚合的研究中，存在一个严重的问题：就是复合的聚苯胺 在聚酰胺表面的粘附力不够强，制得的聚酰胺/聚苯胺导电复合材料的导电成分不耐磨，易脱 落，很容易造成聚酰胺复合材料导电性能的丧失，缩短材料的使用期限，这些极大地限制了 聚酰胺/聚苯胺导电材料的实际应用。虽然研究者们试图采用等离子体，酸化刻蚀聚酰胺等表 面改性方法，以提高聚酰胺和聚苯胺二者的界面结合强度，然而采用这些方法得到的聚酰胺/ 聚苯胺导电复合材料在聚苯胺和聚酰胺界面处仍然主要是通过物理吸附作用结合，结合强度 难以满足产品在实际中的应用。

发明内容