[發(fā)明專利]一種以改性碳納米管為抗靜電劑的聚苯乙烯超微粉體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510423959.0
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105061648B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒威;杜中杰;張晨;張敏;勵杭泉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08K9/04;C08K7/24;C08F212/08;C08F8/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

一種以疊氮化丙烯酰氯?苯乙烯共聚物改性碳納米管為抗靜電劑的聚苯乙烯超微粉體的制備方法，屬于導(dǎo)熱、抗靜電改性工程塑料領(lǐng)域。本發(fā)明首先制備了丙烯酰氯?苯乙烯共聚物；其次通過酰氯鍵與疊氮化鈉反應(yīng)制備了疊氮化丙烯酰氯?苯乙烯共聚物；然后通過疊氮基團與碳納米管反應(yīng)，得到聚苯乙烯包覆改性的碳納米管；最后將聚苯乙烯包覆改性的碳納米管參與到苯乙烯的懸浮聚合，合成導(dǎo)熱、抗靜電的聚苯乙烯超微粉體。改性后的碳納米管表面含有聚苯乙烯，增強了碳納米管在苯乙烯單體中的分散性。該材料具有導(dǎo)熱、抗靜電性，可以用來制備出導(dǎo)熱、抗靜電3D打印產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用疊氮化丙烯酰氯-苯乙烯共聚物修飾的碳納米管為導(dǎo)熱、抗靜電劑，利用懸浮聚合制備聚苯乙烯超微粉體，屬于導(dǎo)熱、抗靜電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

3D打印，是根據(jù)所設(shè)計的3D模型，通過3D打印設(shè)備逐層增加材料來制造三維產(chǎn)品的技術(shù)。這種逐層堆積成形技術(shù)又被稱作增材制造，是快速成型技術(shù)的一種，被譽為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，具有節(jié)省材料、不需要模具、工藝簡單等優(yōu)點。3D打印技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)、快速單件及小批量零件制造、復(fù)雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計與制造等得到了應(yīng)用。因此， 3D打印產(chǎn)業(yè)受到了國內(nèi)外越來越廣泛的關(guān)注，將成為下一個具有廣闊發(fā)展前景的朝陽產(chǎn)業(yè)。

材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當前制約3D打印發(fā)展的瓶頸。

聚苯乙烯(PS)屬于熱塑性樹脂，熔融溫度100℃，受熱后可熔化、粘結(jié)，冷卻后可以固化成型，收縮率較小等優(yōu)點。

由于一般高分子材料具有絕緣性，在使用過程中易產(chǎn)生靜電積聚，因此高分子材料的抗靜電性能成為人們探索的重要課題。碳納米管因其優(yōu)異的導(dǎo)電性能及其納米級尺寸被廣泛應(yīng)用于高分子材料抗靜電領(lǐng)域的研究。由于碳納米管的特殊結(jié)構(gòu)，使其與溶劑及高分子材料的相容性很差。所以要成功實現(xiàn)碳納米管作為抗靜電劑在高分子材料中的使用，必須有效解決碳納米管在高分子材料基體中的分散、及其與基體結(jié)合的相容性問題，碳納米管表面的有機改性是提高碳納米管與聚合物基體相容性的常用方法。

傳統(tǒng)的碳納米管改性大都是通過碳納米管的酸化來實現(xiàn)的，而碳管的酸化會破壞碳納米管的長徑比，增加缺陷，不利于其在高分子材料中形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。為克服上述缺陷，同時增加改性的碳納米管與基體材料的相容性，本發(fā)明通過丙烯酰氯-苯乙烯共聚物與疊氮鈉的水溶液反應(yīng)獲得疊氮化聚丙烯酰氯-苯乙烯共聚物，然后利用疊氮化丙烯酰氯-苯乙烯共聚物在高溫下產(chǎn)生氮烯基團與碳納米管共價接枝獲得丙烯酰氯-苯乙烯共聚物共價功能化的碳納米管，因為不經(jīng)過酸化過程，能夠在最小程度破壞碳納米管的前提下實現(xiàn)其表面的丙烯酰氯-苯乙烯共聚物共價功能化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在對碳納米管破壞程度最小的前提下，實現(xiàn)對其表面的改性。讓改性后的碳納米管表面含有聚苯乙烯，增強了碳納米管在苯乙烯單體中的分散性。通過在懸浮聚合來制備導(dǎo)熱、抗靜電3D打印超微粉體。

本發(fā)明提供了一種以疊氮官能化丙烯酰氯-苯乙烯共聚物無損改性碳納米管為介質(zhì)的導(dǎo)熱、抗靜電聚苯乙烯超微粉體制備技術(shù)。本發(fā)明制備的疊氮化丙烯酰氯-苯乙烯共聚物通過共價鍵接枝到碳納米管表面。

一種以疊氮化丙烯酰氯-苯乙烯共聚物改性碳納米管為抗靜電劑的聚苯乙烯超微粉體的制備方法，包括以下步驟：(1)制備丙烯酰氯-苯乙烯共聚物；(2) 再讓酰氯基團與疊氮鈉反應(yīng)，獲得疊氮化的丙烯酰氯-苯乙烯共聚物；(3)利用疊氮基團在高溫下產(chǎn)生的氮烯基團與碳納米管表面(至少碳納米管表面碳碳五元環(huán)可與之共價接枝)接枝獲得改性的碳納米管；(4)最后將改性后的碳納米管加入苯乙烯單體中進行懸浮聚合，合成導(dǎo)熱、抗靜電的超微粉體。

本發(fā)明能夠通過改變聚丙烯酸的分子量以及疊氮化程度來控制碳納米管上丙烯酰氯-苯乙烯共聚物的接枝量，可以通過接枝量和改性碳納米管的量來控制材料的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性。