[發(fā)明專利]基于碳納米管的抗靜電聚酯材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110288909.8
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN103013057A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 吳集錢;賈樹勇;王紅丹
• 申請（專利權(quán)）人: 常州化學研究所
• 主分類號: C08L67/00
• 分類號: C08L67/00;C08L67/02;C08L67/04;C08K13/06;C08K9/02;C08K9/04;C08K9/06;C08K7/00;C08K3/04;B29B9/06
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 金輝

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種抗靜電聚酯材料，特別涉及一種基于碳納米管的抗靜電聚酯材料的制備方法。

背景技術(shù)

塑料、橡膠、合成纖維等高分子材料，都具有優(yōu)越的電絕緣性能，其根本原因是這類高分子中的化學鍵均為共價鍵，因此它們不會電離，也不能傳遞電子或離子，具有很高的表面電阻和體積電阻，當它們相互摩擦或接觸分離時就會產(chǎn)生很高的靜電。電阻越大，靜電釋放就越慢，因而越容易產(chǎn)生靜電引力或斥力、電震或電擊，甚至產(chǎn)生放電火花而造成嚴重事故。

在紡織工業(yè)中合成纖維的生產(chǎn)和加工，電子工業(yè)中各種靜電敏感性元件的生產(chǎn)、運輸、儲藏，由于靜電荷的積累往往會造成重大損失。在美國塑料電子部件在儲運過程中廢品率達50％，損失高達50億美元。我國石化企業(yè)每年靜電事故產(chǎn)生的損失高達百萬元以上，因此靜電的防治已經(jīng)引起人們的普遍關注。

聚酯因其優(yōu)良的物理、化學性能而得到廣泛的應用，但由于靜電性嚴重影響其加工性能，并且直接影響生產(chǎn)和使用。國內(nèi)外學者在解決聚酯靜電問題做了大量的研究，歸納起來主要有以下幾種方法：①在聚酯基質(zhì)內(nèi)添加抗靜電劑合成抗靜電樹脂；②復合紡絲法，即以普通聚酯為皮，以具有抗靜電性的樹脂為芯；③先制成導電纖維(如金屬纖維、炭纖維、白色導電纖維等)，再與普通聚酯混纖、交捻、交織而得；④接枝共聚，即通過引發(fā)劑引發(fā)或放射線照射等手段，在聚酯纖維上與丙烯酸、甲基丙烯酸等親水性單體進行接枝；⑤織物后整理，通常采用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和丙烯酸水溶液等為后整理劑。綜上所述，抗靜電聚酯材料設計時既要保證抗靜電效果又要考慮實際生產(chǎn)可行性。

碳納米管為一種管狀結(jié)構(gòu)納米碳材料，上世紀九十年代由日本科學家Iijima發(fā)現(xiàn)。碳納米管具有優(yōu)良的導電性能和化學穩(wěn)定性，且具有纖維狀結(jié)構(gòu)。在制備抗靜電高分子材料時，加入較少量的碳納米管就能達到導靜電的要求。因其添加量少，顏色容易被高分子基質(zhì)掩蓋，易于獲得淺色色調(diào)產(chǎn)品，同時還有利于高分子材料其它性能的設計，因此受到廣泛關注。碳納米管表面的活性基團非常少，與高分子材料基團的相互作用很弱，而且碳納米管的長徑比和比表面積大，用于制備高分子復合材料時難于在聚合物中分散均勻，極易出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，無法體現(xiàn)出其優(yōu)異性能。因此對碳納米管的表面改性顯得極為重要。Gregoriou等人(Macromolecules?2006，39，9150-9156)報道了先利用強酸處理多壁碳納米管(MWCNT)表面，后與聚對苯二甲酸乙二醇(PET)共混的方法獲得PET-MWCNT復合材料，并詳細研究了碳納米管對PET結(jié)晶行為和鏈構(gòu)象的影響，此方法的缺點是強酸處理碳納米管會破壞碳納米管本身的結(jié)構(gòu)，殘留部分雜質(zhì)，而且強酸的引入易造成環(huán)境污染。羅國華等人(Comput.Sci.Technol.2006，66，1022-1029；中國發(fā)明專利200410033773)通過在熔融加工過程中加入偶聯(lián)劑的方式來提高碳納米管在聚合物中的分散性，但此方法僅對使用單壁碳納米管時制備的材料效果較好，當使用多壁碳納米管時要獲得體積電阻率較低的復合材料需要添加較大量的碳納米管，材料成本明顯高于傳統(tǒng)的抗靜電材料。中國發(fā)明專利200680001853和200610023797分別公開了利用石墨和炭黑為添加劑，碳納米管改性的一系列熱塑性聚合物(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，材料的顏色單一，難以拓展其應用領域。

上述對碳納米管表面改性的方法應用于抗靜電聚酯材料制備成本較高，而且仍然存在分散性不好的缺點，很難應用于工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述不足，提供了一種基于碳納米管的抗靜電聚酯材料的制備方法。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于碳納米管的抗靜電聚酯材料是由下述方法制備的：

(1)將碳納米管與金屬氧化物放入含有1-50％重量百分比的分散劑水溶液中，在分散攪拌機中分散1-10min，經(jīng)干燥，研磨后得到修飾的碳納米管；

(2)將上述修飾的碳納米管，聚酯樹脂，助劑加入至高速攪拌機中分散均勻；

(3)上述分散均勻的粒料經(jīng)雙螺桿擠出機熔融復合，擠出和切粒，即制備得抗靜電聚酯粒料。

上述基于碳納米管的抗靜電聚酯材料的制備方法，所述的碳納米管為多壁碳納米管或復壁碳納米管或單壁碳納米管。

上述基于碳納米管的抗靜電聚酯材料的制備方法，所述的金屬氧化物為二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫、氧化銦中的一種或幾種。