[發明專利]一種聚苯胺復合抗菌塑料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010222100.0
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN102311608A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 張彥英;孫超;石南林;宮駿;何虹祥;劉利
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C08L55/02
• 分類號: C08L55/02;C08L23/06;C08L23/12;C08L27/06;C08L25/06;C08L67/02;C08L33/12;C08L71/12;C08L59/02;C08L77/00;C08L69/00;C08L79/02;C08G73/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明屬于抗菌高分子材料及其加工領域，具體為一種聚苯胺復合抗菌塑料及其制備方法和應用，利用具有氧化還原特性的聚苯胺導電高分子做為抗菌環境凈化材料，塑料或橡膠等其他高分子材料做為基體材料，通過真空或惰性氣體保護下進行混料、注塑、吹塑等高溫工藝、涂布等常溫工藝形成聚苯胺復合抗菌塑料，該復合材料不僅抗菌效果優異，且還可應用于防靜電、防腐防污材料等領域。

背景技術

聚苯胺具有原料廉價易得、合成工藝簡單、導電性優良等眾多優點而尤為受人矚目，聚苯胺的獨特性能，使它在技術上顯示了極大的應用前景。可逆的電化學活性、較高的室溫電導率、大的比表面積和穩定性好等特點，使它在二次電池上有重要的應用，聚苯胺的電致變色效應可作為很好的電致變色器，聚苯胺將在軍事偽裝和節能涂料等方面有著廣闊的前景。此外，聚苯胺在抗靜電、電磁屏蔽、場效應晶體管、印刷等領域也具有極廣泛的應用前景，被認為最有實際應用前景的導電聚合物。以上關于聚苯胺的應用研究主要著眼于其作為導電聚合物的研究，摻雜是使聚苯胺聚合物獲得導電性的有效途徑，而恰恰因為摻雜也使得聚苯胺導電聚合物存在的幾個致命的缺點，即高溫加工性及穩定性不好，使用溫度范圍窄，導電率不夠高。

為了解決聚苯胺的成型加工問題，通常是采用機械熔融共混法，即將導電聚苯胺與基體聚合物(如：PVC、ABS、PP、尼龍、熱縮性聚酯等)同時放入混煉設備中，在熔融溫度下進行混煉，即可得到聚苯胺和基體聚合物的共混材料。然后進行擠出、注射、模壓等加工成型，而該方法所采用的溫度往往超過200℃，有的甚至接近300℃，對導電聚苯胺的熱穩定性和熔融加工性提出了較高的要求。

對導電聚苯胺熱穩定性已有大量報道和研究，如鹽酸或對甲基苯磺酸等各種酸摻雜的導電聚苯胺穩定性低，一般在160℃左右就會開始大量脫出摻雜的酸，且導電率急劇下降。

在導電聚苯胺和其他普通高分子材料共混成型加工研究中，一般采用以下幾種方式來實現：

一是采用避開高溫工藝的作法；如中國專利申請(公開號CN1127267A)中將苯胺加入含有熱塑性聚合物的有機溶劑中，再加入表面活性劑形成乳液，再滴加氧化劑使苯胺聚合，反應結束后加入乙醇等使其沉淀并加熱蒸出有機溶劑，形成摻雜聚苯胺與熱塑性聚合物構成的導電復合材料。這需要大量有機溶劑來溶解熱塑性聚合物，且反應結束后加入乙醇使其沉淀會使不同有機溶劑混合成分復雜化，不利于回收利用。CN1316554A和CN1450210A中，前者是將聚苯胺和聚酰胺及摻雜劑的濃硫酸共混溶液擠入凝固浴中，后者是以混合溶劑將聚苯胺的有機磺酸鹽及聚丙烯腈溶解，二者均采用濕法紡絲技術，經拉伸后，制得導電纖維；專利CN1226585A中采用N-乙基吡咯烷酮溶解摻雜的聚苯胺來制成纖維、薄膜和涂層。

二是改變摻雜劑提高其耐高溫的溫度；中國專利申請(公開號CN1249315A)中是通過低含水量酸如烷基硫酸或磺酸及干燥劑通過外加熱源加熱進行摻雜反應，可使摻雜的聚苯胺粉末溶解度增加。中國專利申請(公開號CN1673253A)中提到熱穩定型自身摻雜性官能化聚苯胺的合成及應用。是利用非取代型聚苯胺粉末與含有酸官能的硫醇如巰基丙磺酸，聚苯胺發生了還原同時被取代上一個丙硫基磺酸鹽，即含有磺酸官能團接在一個丙硫基取代基的尾段。該丙硫基磺化聚苯胺的導電率不易受到不同pH值水洗液的影響。且熱重分析結果顯示，在260-400℃間產生了較輕微的重量損失(文中報道說經XPS研究證實與失去磺酸官能團有關)，之后在524℃產生主要的重量損失(高分子骨架裂解造成)。中國專利申請(公開號CN101143470A)中提到P.S.Freitas利用萬馬力機反應加工聚苯胺，采用哈克共混的方法在150℃熱機械加工對聚苯胺進行了摻雜，在此技術的基礎上，該專利采用球磨的方式進行摻雜，不但使聚苯胺均勻混合，還可誘導聚苯胺分子鏈采取伸長構象和取向排列，提高了聚苯胺的溶解度和耐高溫性。

三是合成耐高溫的聚苯胺衍生高分子；如通過N-位嫁接、磺化或環磺化制備耐高溫的自身摻雜型聚苯胺。