[發明專利]高耐磨碳雜化聚酰胺導電復合材料的制備方法及其材料

有效

• 申請號: 201710798558.2
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107474294B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 胡海青;解承鵬;于海洋;趙健
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J7/06;C08L77/02;C08L77/06
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明涉及一種通過碳雜化和化學鍵實現的高耐磨碳雜化聚酰胺導電復合材料的制備方法。所選擇的碳材料是指碳納米管，石墨烯，炭黑等不同維度的材料。碳材料在聚酰胺材料表面以共價鍵的形式結合，所得產品導電率高，耐摩擦性能好。本發明可在需要承受一定摩擦力的環境下使用，具有良好的導電能力。

技術領域

本發明涉及到聚酰胺制品的功能化研究領域，具體地說，涉及一種聚酰胺制品以及帶有功能基團的碳材料復合制得高耐磨碳雜化聚酰胺導電復合材料的制備方法及其材料。

背景技術

聚酰胺是高分子主鏈以酰胺基團為重復單元的聚合物的總稱。由于聚酰胺的高絕緣性，在生產加工使用及運輸過程中產生的靜電荷堆積非常容易引起火災爆炸等危害事故。聚酰胺制品(如：片材、管材、織物等)在使用過程中，存在的靜電問題大大限制了其應用范圍。例如：聚酰胺織物等存在的靜電問題容易對衣著的舒適性產生較大的影響；對于某些特殊的設備及特定的場合，聚酰胺制品(管材、片材等)在使用前，必須嚴格要求消除靜電。因此，對聚酰胺制品進行導電改性是十分必要的。目前，聚酰胺的導電改性主要集中在對原材料添加導電填料，通過聚合，得到聚酰胺導電材料，或者采用共混的方式，得到聚酰胺導電材料。但是對現有制品的導電涂層改性比較少，特別是對于能夠形成化學鍵鏈接的導電涂層的研究就更加稀少了。申請公開號為CN 101608061 A、CN 103215689 A均是將聚酰胺單體與石墨或者石墨烯進行混合，采用原位聚合的方法制得導電聚酰胺材料。申請公開號為CN 102926020 A將氧化石墨烯與聚酰胺溶液共混，通過還原，紡絲，制得聚酰胺導電纖維。通過以上方法，雖然能夠得到具有較好的導電性的聚酰胺材料，但工藝上較為復雜，不適用于已成型的聚酰胺的制品。

綜上所述，制備高耐磨高導電的聚酰胺制品需要兼顧優良的導電性與高的耐磨性以及簡單的工藝，本發明提供了一種，工藝較為簡單，同時導電性和耐磨性優良的高耐磨碳雜化聚酰胺導電復合材料的制備方法，可用于已成型的聚酰胺制品的導電改性，從而賦予聚酰胺制品高的耐磨導電性。

發明內容

本發明的目的是制備一種高耐磨碳雜化聚酰胺導電復合材料,其制備方法和工藝過程如下：

(1)碳材料的羧基化

稱取一定量的碳材料，加入到一定體積比例(5:1～1:1)的無機酸的混合溶液中，超聲2～4h，用去離子水不斷沖洗過濾，直到溶液的PH為6～8，在50～80℃下真空干燥，得到羧基化的碳材料。

(2)羧基化碳材料的酰氯化處理

稱取步驟(1)中100～200mg羧基化的碳材料，加入到含25～50ml二氯亞砜的三口燒瓶中，滴加3～5滴催化劑，在50～80℃下回流12～24h，洗滌，過濾，50～80℃下真空干燥。

(3)聚酰胺制品表面接枝碳材料

稱取步驟(2)中10～80mg酰氯化處理的碳材料，分散在N-甲基吡咯烷酮中，將聚酰胺制品浸泡到溶液中，制品的酰胺基團與碳材料的酰氯基團反應，碳材料接枝到制品表面。

(4)后處理

通過還原劑對化學接枝碳材料的聚酰胺制品進行還原0.1～10h，還原溫度為50～150℃，溶液或者蒸汽還原，在40～60℃鼓風烘干2h，得到接枝碳材料的導電制品?；蛘卟皇褂眠€原劑，將制品置于鼓風烘箱內通過100～140℃的高溫進行還原1～8h，得到接枝碳材料的導電制品。

或者直接選用羧基化的碳材料，則省略步驟(1)，直接進行步驟(2)，(3)，(4)。

本發明所述的制品是指聚酰胺制品，包括管材、片材、棒材、織物等，所選擇的聚酰胺是指PA6、PA66、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA1012等，優選PA66。

本發明所述的碳材料是指石墨烯、氧化石墨烯、單壁碳納米管、多壁碳納米管、富勒烯、炭黑等一種或者多種材料的混合。