專利名稱：水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑及制備方法，屬于炭黑的表面改性技術(shù)。
背景技術(shù)：
炭黑具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、耐候性和環(huán)境穩(wěn)定性，常作為導(dǎo)電填料用于制備自控溫智能材料、導(dǎo)電塑料和導(dǎo)電填料等導(dǎo)電復(fù)合材料。但炭黑在聚合物基體中分散比較困難，原因是炭黑與聚合物基體的結(jié)合力要小于炭黑顆粒之間的凝聚力。為了改善炭黑在聚合物基體中的分散性以及導(dǎo)電復(fù)合材料制品在使用過程中炭黑顆粒的聚集效應(yīng)，對(duì)炭黑表面進(jìn)行改性是最有效的方法。目前對(duì)炭黑表面進(jìn)行改性的方法可歸納為四種(1)采用鈦酸酯偶聯(lián)劑或其它處理劑處理；(2)表面化學(xué)接枝聚丙烯酸或酯類、聚馬來酸或酯類等高分子；(3)表面化學(xué)氧化；(4)表面氧等離子體處理。上述方法均改變了炭黑表面的物理化學(xué)性質(zhì)，降低了炭黑顆粒之間的結(jié)合能，這對(duì)改善炭黑在聚合物基體中的分散性是有利的，但卻增加炭黑的電子躍遷勢(shì)壘，降低了炭黑聚集體的本體導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種在聚合物基體中具有良好分散性，且本體導(dǎo)電性優(yōu)異的表面修飾炭黑，以滿足用于制備高性能導(dǎo)電復(fù)合材料的要求。
本發(fā)明方法不同于通常的炭黑改性方法，其特征是導(dǎo)電高分子含有-NH、-COOH、-SO3H、-SH等基團(tuán)，而導(dǎo)電炭黑通常含有-C＝O等基團(tuán)，導(dǎo)電高分子可以通過氫鍵作用均勻的吸附在炭黑顆粒表面，得到的表面修飾炭黑為兩種導(dǎo)電體共存的體系，其載流子容易通過炭黑或?qū)щ姼叻肿又麈渹鬏?，其?dǎo)電性要優(yōu)于未改性炭黑。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑，其特征在于，所述的水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑的組成及重量份數(shù)比如下炭黑 100
導(dǎo)電高分子0.5～5其中所述的炭黑為乙炔炭黑、爐法炭黑中的一種，其粒徑為30-60nm，所述的導(dǎo)電高分子為選自濃度為1-10wt％的苯胺/鄰胺基苯磺酸共聚物、苯胺/鄰胺基苯甲酸共聚物、苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物、聚苯乙烯磺酸摻雜聚苯胺、聚苯乙烯磺酸摻雜聚(3，4-乙撐二氧噻吩)的水溶液中的一種。
本發(fā)明還提供一種水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑的制備方法，其特征在于，所述的方法是以炭黑為原料，以導(dǎo)電高分子水溶液為改性劑，按上述比例，在高速攪拌下將導(dǎo)電高分子水溶液均勻噴灑在炭黑中，在80-160℃干燥1-4小時(shí)后，制得導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑。
有益效果與現(xiàn)有炭黑改性技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)(1)制備工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；(2)制得的表面改性炭黑既具有良好的分散性，又具有優(yōu)異的導(dǎo)電性；(3)制備過程無環(huán)境污染。


圖1.乙炔炭黑的透射電鏡2.苯胺/鄰胺基苯磺酸共聚物表面修飾乙炔炭黑的透射電鏡圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合比較例和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍比較例1在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g乙炔炭黑(粒徑30-40nm)，在高速攪拌下，將10g濃度為5wt％的鈦酸酯偶聯(lián)劑的乙醇溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于80℃的烘箱中，干燥1小時(shí)，即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為3.1S/cm。
比較例2在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g爐法炭黑(N660，粒徑50-60nm)，在高速攪拌下，將10g濃度為5wt％的鈦酸酯偶聯(lián)劑的乙醇溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于80℃的烘箱中，干燥1小時(shí)，即得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為2.3S/cm。
實(shí)施例1在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g乙炔炭黑(粒徑30-40nm)，在高速攪拌下，將12g濃度為5wt％的苯胺/鄰胺基苯磺酸共聚物水溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于120℃的烘箱中，干燥2小時(shí)，即得苯胺/鄰胺基苯磺酸共聚物表面修飾乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為15.6S/cm。
實(shí)施例2在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g乙炔炭黑(粒徑30-40nm)，在高速攪拌下，將10g濃度為10wt％的苯胺/鄰胺基苯甲酸共聚物水溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于80℃的烘箱中，干燥4小時(shí)，即得苯胺/鄰胺基苯甲酸共聚物表面修飾乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為9.2S/cm。
實(shí)施例3在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g爐法炭黑(N660，粒徑50-60nm)，在高速攪拌下，將10g濃度為4wt％的苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物水溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于120℃的烘箱中，干燥2小時(shí)，即得苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物表面修飾乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為8.5S/cm。
實(shí)施例4在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g乙炔炭黑(粒徑30-40nm)，在高速攪拌下，將8g濃度為5wt％的聚苯乙烯磺酸摻雜聚苯胺水溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于100℃的烘箱中，干燥2小時(shí)，即得聚苯乙烯磺酸摻雜聚苯胺表面修飾乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為12.3S/cm。
實(shí)施例5在配有機(jī)械攪拌的密閉容器中，加入20g乙炔炭黑(粒徑30-40nm)，在高速攪拌下，將10g濃度為1wt％的聚苯乙烯磺酸摻雜聚(3，4-乙撐二氧噻吩)水溶液均勻噴灑在乙炔炭黑中，然后將處理后的炭黑置于160℃的烘箱中，干燥1小時(shí)，即得聚苯乙烯磺酸摻雜聚(3，4-乙撐二氧噻吩)表面修飾乙炔炭黑。將表面修飾炭黑壓制成直徑為13mm的圓片，用四探針儀測(cè)試其電導(dǎo)率為16.7S/cm。
權(quán)利要求
1.一種水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑，其特征在于，所述的水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑的組成及重量份數(shù)比如下炭黑 100導(dǎo)電高分子 0.5～5其中所述的炭黑為乙炔炭黑、爐法炭黑中的一種，其粒徑為30-60nm，所述的導(dǎo)電高分子為選自濃度為1～10wt％的苯胺/鄰胺基苯磺酸共聚物、苯胺/鄰胺基苯甲酸共聚物、苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物、聚苯乙烯磺酸摻雜聚苯胺、聚苯乙烯磺酸摻雜聚(3，4-乙撐二氧噻吩)的水溶液中的一種。
2.如權(quán)利要求1所述的水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑的制備方法，其特征在于，所述的方法是以炭黑為原料，以導(dǎo)電高分子水溶液為改性劑，按重量份數(shù)為導(dǎo)電高分子/炭黑＝(0.5～5)∶100的比例，在高速攪拌下將導(dǎo)電高分子水溶液均勻噴灑在炭黑中，在80-160℃干燥1-4小時(shí)后，制得導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水溶性導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑及制備方法，其特征在于采用表面吸附技術(shù)以水溶性導(dǎo)電高分子為改性劑對(duì)炭黑進(jìn)行表面修飾。在高速攪拌下將導(dǎo)電高分子水溶液均勻噴灑在炭黑中，干燥后，即制得導(dǎo)電高分子表面修飾炭黑。該表面修飾炭黑具有在聚合物基體中良好分散性、炭黑的本體導(dǎo)電性優(yōu)異、加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，可作為導(dǎo)電填料用于制備自控溫智能材料、抗靜電、電磁屏蔽等高性能導(dǎo)電復(fù)合材料。
文檔編號(hào)C09C3/10GK1844266SQ20061002501
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者王庚超, 丁赟立, 劉志軍, 李星瑋, 李春忠 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)