一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法，属于抗静电材料制备技术领域。上述方法包括如下步骤：(1)利用液相臭氧氧化法对导电炭黑进行表面修饰，得到羧基修饰炭黑；(2)将二元胺和二元酸溶在一定量的去离子水中加入高温高压反应釜，并氮气保护，反应1

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚酰胺复合材料制备
，特别是指一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰胺俗称尼龙，由于具有优异的机械性能、耐热性、耐磨性和耐腐蚀性而广泛应用于汽车、工业器件、电子电器等领域。但是由于其分子结构使其绝缘性较高、抗静电性能较差，在一些特殊领域容易因静电引发事故，因此需要对其进行抗静电改性。
[0003]目前常用的聚酰胺抗静电改性技术主要有：(1)添加导电填料：将导电填料添加到尼龙中，以形成导电网络结构，从而实现抗静电效果。常用的导电填料包括碳黑、金属粉末、金属纤维等。这些导电填料能够在尼龙中形成导电通路，有效地导电，并减少尼龙的表面电阻，从而降低静电积聚的可能性。(2)表面涂层：在尼龙的表面涂覆一层抗静电涂层，形成一种阻止静电积聚的保护层。这种涂层通常是由导电聚合物或导电涂料构成，能够有效地降低尼龙表面的电阻，从而减少静电积聚。(3)化学改性：通过在尼龙分子链中引入具有导电性的基团，从而使尼龙整体具有导电性能。这种方法可以通过共聚合、交联或功能化等方式实现。例如，通过在尼龙中引入含有导电基团的单体，如苯并咪唑、噻吩等，从而改善尼龙的导电性能。但现有技术中抗静电剂与树脂基体的相容性较差，影响制备的材料的机械性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法，本专利技术利用原位聚合技术，在聚酰胺树脂的制备过程中将抗静电剂完美地分散在树脂中，能够解决填料与树脂的相容性差的问题，实现高性能抗静电树脂的制备。该方法能够显著降低聚酰胺树脂的电阻，增强聚酰胺材料的抗静电性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)利用液相臭氧氧化法对导电炭黑进行表面修饰，得到羧基修饰炭黑；
[0008](2)将二元胺和二元酸溶在一定量的去离子水中加入高温高压反应釜，并氮气保护，反应1
‑
3h后利用二元酸或二元胺调节pH至6.5
‑
7.5；
[0009](3)然后将催化剂、抗氧剂、润滑剂和端基改性剂加入上述反应釜中，氮气气氛下，压力控制在0.6
‑
1.8MPa，140
‑
220℃预聚0.5
‑
3h；然后通过恒压加料罐添加羧基修饰炭黑，继续恒温恒压反应1
‑
3h，得到炭黑改性聚酰胺预聚物；所述端基改性剂为二元胺或二异氰酸酯；
[0010](4)缓慢打开放气阀，排出体系内水分，将温度升至240
‑
280℃，进行真空缩聚，得到抗静电聚酰胺复合材料。
[0011]其中，所述二元胺选自戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十二烷二元胺中的一种或多种，所述二元酸选自对己二酸、癸二酸、十二烷二元酸中的一种或多种。
[0012]优选的，端基改性剂是一类既能与聚酰胺分子反应又能和羧基修饰炭黑反应的化合物，能够确保聚酰胺预聚物具有高活性端基，将聚酰胺预聚物以化学键成功链接到导电炭黑表面，优选为戊二胺、己二胺、癸二胺、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，其用量为二元胺和二元酸总质量的0.2％
‑
5％。
[0013]步骤(1)中羧基的含量通过氧元素和氮元素的占比来表征，通过表面处理时间来调控基团含量并控制在0.2
‑
5％。
[0014]进一步的，所述步骤1具体为：5份导电炭黑、100份去离子水混合均匀后，通入臭氧氧化1h，再用NaOH水溶液调节pH至13
‑
14继续氧化5
‑
8h。结束氧化后过滤得到氧化炭黑并用盐酸调节pH至2
‑
5，反复水洗分离得到羧基修饰炭黑。
[0015]进一步的，所述步骤(2)
‑
(3)中各物质用量具体为：
[0016]二元胺70
‑
130重量份，二元酸100
‑
180重量份，去离子水70
‑
180份，催化剂0.5
‑
3重量份，抗氧剂0.1
‑
3重量份，润滑剂0.5
‑
5重量份，羧基修饰炭黑0.5
‑
5重量份。
[0017]优选地，催化剂为磷酸、亚磷酸、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、次亚磷酸钠一水合物中的一种或多种，更优选为磷酸、次亚磷酸钠一水合物；抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂H3322、抗氧剂H3332、抗氧剂168、抗氧剂SEED中的一种或多种，更优选为抗氧剂SEED；所述润滑剂为硅油。
[0018]进一步的，所述步骤(4)具体为：在30
‑
60min内排出水蒸气并控制温度缓慢升高至240
‑
280℃，直至恢复常压；真空缩聚温度为240
‑
280℃，严格控制真空度，每10min真空度增加0.020MPa，直至达到
‑
0.099MPa，恒压反应5
‑
20min后充入氮气恢复常压出料、铸带、冷却、切粒。
[0019]另一方面，本专利技术还提供一种抗静电聚酰胺复合材料，通过上述方法制备得到。抗静电聚酰胺复合材料的表面/体积电阻小于1
×
10
10
Ω。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术将对导电炭黑进行了官能团修饰，使其表面含有羧基能够与聚酰胺均匀稳定的分散在制备体系，与聚酰胺分子链的端基反应，实现聚酰胺在炭黑表面原位聚合。完美地解决了炭黑在聚酰胺树脂中相容性差、难以分散的问题。另外，在聚酰胺单体预聚一定程度后加入反应性导电炭黑进行阶段式聚合，并引入特殊的端基改性剂，能够有效防止导电炭黑引入造成酸胺比例失衡，产物失去聚合活性，确保聚酰胺分子有效地在炭黑表面聚合。本专利技术获得的导电炭黑聚酰胺复合材料不仅具有良好的抗静电特性，还具有优异的机械性能。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
[0023]本专利技术中，所使用的材料及试剂未有特殊说明的，均可从商业途径得到。
[0024]本专利技术提供一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法，具体实施例如下。
[0025]实施例1
[0026]一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，通过以下步骤实现：
[0027](1)将5份导电炭黑分散至100份去离子水中并混合均匀，放入臭氧发生器，通入臭
氧，氧化1h。再用0.5mol/L的NaOH水溶液调节pH至13继续氧化6h。结束氧化后过滤得到氧化炭黑并用浓盐酸调节pH至4，经过反复水洗、分离得到羧基修饰炭黑；
[0028](2)将100重量份的己二酸溶于100份去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用液相臭氧氧化法对导电炭黑进行表面修饰，得到羧基修饰炭黑；(2)将二元胺和二元酸溶在一定量的去离子水中加入高温高压反应釜，并氮气保护，反应1
‑
3h后利用二元酸或二元胺调节pH至6.5
‑
7.5；(3)然后将催化剂、抗氧剂、润滑剂和端基改性剂加入上述反应釜中，氮气气氛下，压力控制在0.6
‑
1.8MPa，140
‑
220℃预聚0.5
‑
2h；然后通过恒压加料罐添加羧基修饰炭黑，继续恒温恒压反应1
‑
2.5h，得到炭黑改性聚酰胺预聚物；所述端基改性剂为二元胺或二异氰酸酯；(4)缓慢打开放气阀，排出体系内水分，将温度升至240
‑
280℃，进行真空缩聚，得到抗静电聚酰胺复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述端基改性剂为戊二胺、己二胺、癸二胺、甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯，其用量为二元胺和二元酸总质量的0.2％
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5％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为：5份导电炭黑、100份去离子水混合均匀后，通入臭氧氧化1h，再用NaOH水溶液调节pH至13
‑
14继续氧化5
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8h；结束氧化后过滤得到氧化炭黑并用盐酸调节pH至2
‑
5，反复水洗分离得到羧基修饰炭黑。4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凯，赵世坤，赵彪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：