[发明专利]纳米聚苯胺－二氧化硅－二氧化钛导电颜料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料及其制备方法，属于纳米材料领域。

背景技术

纳米TiO₂是一种应用较广的粉体颜料，一般需要进行包覆处理，以提高其分散性能。如果纳米TiO₂用于制备抗静电涂料，还需要其具有一定的导电性能。聚苯胺具有导电性能稳定、合成工艺简单、成本低的特点，但可加工性差。在纳米TiO₂粒子表面原位聚合得到聚苯胺-二氧化硅的复合膜，可扬长避短，获得具有导电性和易分散的纳米聚苯胺-TiO₂导电颜料。申请号为200610037965.3的发明专利申请公开了聚苯胺包覆纳米TiO₂及聚苯胺包覆TiO₂晶须及其制备方法，但该发明中所用的纳米TiO₂需要经过一定的表面处理，步骤复杂，在一定程度上增加了生产成本。

因此，本领域目前迫切需求一种制备方法简单、成本较低的纳米导电颜料。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种制备方法简单、成本较低的纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料。

本发明纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料，在硅溶胶、纳米TiO₂、有机酸和水组成的分散介质中，由氧化剂氧化单体苯胺，聚合反应后干燥而得；其中，原料的重量比为：纳米TiO₂∶苯胺∶硅溶胶∶水∶有机酸＝100∶10～500∶10～500∶1000～30000∶50～1000。

其中，上述氧化剂为过硫酸铵，硫酸铵与苯胺的摩尔比为1∶1。

其中，上述的纳米TiO₂的平均粒径为10～100nm。

其中，上述的水中如果含有盐离子，则会影响制得的纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料的性能，如导电性等，因此，上述的水为去离子水。

进一步的，为了使纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料的性能更好，上述的硅溶胶的平均粒径为1～20nm，固含量为5～25％。

本发明纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料，其原料组分中的有机酸可以是常用的有机酸，为了使纳米聚苯胺-TiO₂的性能更好，上述的有机酸优选为草酸、酒石酸、柠檬酸中至少一种；最优选柠檬酸。

进一步的，为了使纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料的性能更好，上述的纳米TiO₂、苯胺、硅溶胶、水和有机酸的重量比优选：纳米TiO₂∶苯胺∶硅溶胶∶水∶有机酸＝100∶30～200∶30～200∶2000～10000∶200～500；更优选：纳米TiO₂∶苯胺∶硅溶胶∶水∶有机酸＝100∶40～50∶50～100∶3000～5000∶250～300。

本发明的第二个目的是提供一种上述纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料的制备方法，该方法采用化学氧化聚合法，按下列步骤进行：按重量比，将苯胺、有机酸、硅溶胶加入水中，待苯胺完全溶解后加入纳米TiO₂，搅拌0.5～1小时，然后边搅拌边滴加过硫酸铵溶液，继续搅拌2～24h，然后抽滤，反复用稀有机酸溶液洗涤，在50℃下干燥24小时，即得。

其中，上述纳米聚苯胺-二氧化硅二氧化钛导电颜料的制备方法中所述的稀有机酸溶液的质量百分浓度为3％～6％。

本发明中的纳米TiO₂不需要经过表面处理，即可直接用于制备纳米聚苯胺-二氧化硅-二氧化钛导电颜料，工艺步骤简单，且制得的纳米聚苯胺-二氧化硅-二氧化钛导电颜料的导电性和易分散性良好，生产成本低，可直接应用于水性抗静电涂料、水性防腐涂料等方面，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述。

实施例1

将50g草酸溶于600g蒸馏去离子水中，加入9.3g苯胺，待苯胺溶解后加入10g硅溶胶(青岛海洋化工，JN-40)，再加入20g纳米TiO₂，搅拌0.5h。将22.8g过硫酸铵溶于50g去离子水中。在0.5h内将过硫酸铵溶液滴加到强烈搅拌的苯胺溶液中，搅拌24h，然后抽滤，反复用5％的稀草酸溶液洗涤，在50℃下干燥24h，即制备出易分散的草酸掺杂的纳米聚苯胺-二氧化硅-二氧化钛导电颜料。经测定，其电导率为0.3S/cm。

实施例2

将60g柠檬酸溶于1000g蒸馏去离子水中，加入9.3g苯胺，待苯胺溶解后加入20g硅溶胶(阿克苏诺贝尔，R301)，再加入20g纳米TiO₂，搅拌0.5h。将22.8g过硫酸铵溶于50g去离子水中。在0.5h内将过硫酸铵溶液滴加到强烈搅拌的苯胺溶液中，搅拌24h，然后抽滤，反复用5％的稀柠檬酸溶液洗涤，在50℃下干燥24h，即制备出易分散的柠檬酸掺杂的纳米聚苯胺-二氧化硅-二氧化钛导电颜料。经测定，其电导率为0.5S/cm。