[发明专利]一种直接制备填充多孔碳材料导电聚酯复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔碳材料导电聚酯的制备方法，将聚酯单体与负载催化剂的多孔碳材料一同混合，通过熔融酯交换法直接合成高分子导电材料。 

背景技术

在聚酯材料中添加导电填料制备具有持久稳定导电性能的复合型导电聚合物这一方法，由于工艺简单、重量轻、易成型、制品可一次完成、电阻率便于调节和总成本低等优点，近年来在电子、能源、化工、宇航等许多行业被广泛应用。多孔碳材料不但具有优良的导电性能，而且还有非常优越的尺寸效应，被广泛用于填充到聚酯材料中制备导电复合材料。由于炭黑具有价格低廉、实用性强、应用广泛(电阻率范围在0～10⁸Ω·cm之间)、导电性持久稳定，炭黑填充型导电高分子材料是目前复合型导电高分子材料中应用最广泛的一种，不仅可以用作消除和防止高分子材料表面静电，还可以用作面装发热体、电磁波屏蔽及高导体电极材料等方面。除了炭黑以外，导电石墨、导电碳纤维也是比较常用的导电填充剂，碳纳米管做为导电填充剂，由于其优良的尺寸效应成为现今研究的热点。 

传统的复合型导电聚酯的制备方法有溶液法和熔融法两种。多孔碳材料与聚酯简单共混在达到导电性能要求时所需导电填充剂含量通常较高，造成复合体系的熔体粘度增加，加工性能及力学性能变差，并且成本增加。Moshe Narkis等人在“New injection moldable electrostatic dissipative(ESD)composites based on very low carbon black loadings”一文中用熔融混合法，炭黑填充量超过6％时得到了10³Ω·cm的导电聚碳酸酯；毛澄宇在专利CN200910239056.1中利用熔融混合的方式，以10％的炭黑填充量得到了5.7×10⁶Ω·cm的导电聚碳酸酯材料；德国拜耳公司在专利DE20090611中用熔融共混的方法，利用酯交换催化剂的接枝作用将碳纳米管均匀的分散到聚碳酸酯中。因此，降低导电填充剂的渗滤阈值，在尽量低的多孔碳材料用量下制备高导电性聚酯复合材料是导电聚酯研究的重要方向。 

利用多孔碳材料负载碱性化合物做催化剂，通过熔融酯交换法直接合成聚酯类复合材料，不但省去了重复加工的复杂程序、降低成本，而且可以使多孔碳材料与聚酯充分混合，可降低导电填充剂的填充量，同时也可降低后加工过程对聚酯材料性能的影响，以1％～10％的导电填充量就得到了体积电阻率低于10³Ω·m的导电聚酯材料。 

发明内容

本发明提供一种制备填充多孔碳材料导电聚酯复合材料的方法。采用碱性金属盐做催化剂负载到多孔碳材料上做导电填充剂，以二酯基化合物和二羟基化合物为原料，当多孔碳材料填充量在1％～10％时，利用熔融酯交换法制备的填充多孔碳材料导电聚酯复合材料的体积电阻率可以达到10³Ω·m以下。 

具体技术方案： 

在本发明方法中，可用于制备聚酯的二酯基化合物可以用下面的通式表示： 

其中R₁、R₂为烃基基团，可以为芳香性的、杂原子的或纯烷基的基团。 

优选的二酸基二酯化合物包括但不限于碳酸二苯酯、碳酸二(甲基水杨基)酯、碳酸双(4-氯苯基)酯、碳酸双(邻硝基苯基)酯、碳酸双(4-叔丁基苯基)酯、碳酸二萘酯、碳酸双(联苯)酯、碳酸双(邻甲氧基苯基)酯、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯，及其混合物。 

二羟基化合物可以用下面的通式表示： 

HO——R₃——OH 

其中：R₃为烃基基团，其中烃基基团可以为芳香性的、杂原子的或者烷烃类的； 

优选的二羟基包括但不仅限于乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二(4-羟基苯基)丙烷、3，3-二(4-羟基苯基)戊烷、2，2-二(3，5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、2，2-二(3，5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-二(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷、2，2-二(3，5-二苯基-4-羟基苯基)丙烷，及其混合物。