[发明专利]一种煤基聚苯胺抗静电板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤基聚苯胺抗静电板材及其制备方法。

背景技术

聚苯胺是一种导电高分子，具有原料成本低、环境稳定性好、易于加工、防腐蚀即可逆的电化学性能的优点，因而应用在抗静电板材领域。目前已有多项聚苯胺抗静电板材的制备技术，例如：

专利文献CN102391644A1通过酸氧化处理，在多壁碳纳米管表面引入羧基基团，之后经微乳液聚合，将聚苯胺原位接枝在酸化碳纳米管表面，最后通过聚丙烯酸为主的混酸掺杂处理，得到抗静电剂；通过共混将抗静电剂同聚酰亚胺树脂复合制得抗静电板材。

专利文献CN101955631A1涉及一种聚苯胺改性多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备。首先通过功能质子酸掺杂和苯胺的原位聚合而将聚苯胺修饰在多壁碳纳米管表面，然后将聚苯胺表面修饰后的多壁碳纳米管分散在环氧树脂大分子溶液中，除去溶剂后加入固化剂，最后经真空脱气、浇注到模具中加热固化而制成复合材料。

上述两种方法工艺较为复杂，不易实现规模化生产。

专利文献CN102268171A1公开了一种抗静电ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)树脂材料制备方法，主要成分包括ABS、聚苯胺、改性碳纳米管、炭黑、硅烷偶联剂、增韧剂、抗氧化剂、DCP过氧化二异丙苯。该方法在配方中添加了改性碳纳米管和炭黑等补强剂物质，旨在同时提高复合材料的力学性能；同时该方法技术门槛较高，成本较高。

专利文献CN200420090096.7是在通用高分子板材的基础上增加一层抗静电聚苯胺/硅藻土板材层。聚苯胺/硅藻土板材层是以导电聚苯胺/硅藻土为导电填料，添加到高分子基体中加工成型的板材。该制备方法中，天然硅藻土中夹杂有粘土矿物和石英等杂质，对复合材料整体性能存在潜在的危害。

上述方法制备的抗静电材料都利用了聚苯胺优良的导电性，但存在的工艺复杂、不易规模化生产、技术门槛较高、杂质潜在危害和生产成本偏高等缺点，直接损害了现有相关产品的竞争优势。

因此，需要一种能够克服上述缺陷的抗静电材料及其制备方法。

煤基聚苯胺是利用煤的孔结构、分子筛结构和芳香层片结构以及煤表面极性酚羟基和羧基官能团，以煤为模板，在其中引入苯胺单体，然后引发苯胺原位聚合，得到具有互穿网络结构的聚苯胺。有报道认为，煤基聚苯胺可以用于制备抗静电板材。

现有的煤基聚苯胺在制备过程中，首先将煤粉采用氧化处理法或磺化处理法进行改性活化处理，使煤粉表面的官能团增加；然后将煤粉与苯胺混合，加入引发剂等，使苯胺发生原位聚合反应，得到煤基聚苯胺。然而，该制备方法得到的煤基聚苯胺在导电性能、热稳定性上存在不足，且制备方法较为繁琐，例如煤粉的活化处理的试剂成本和时间成本较高，且后处理复杂，容易污染环境，难以适应工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤基聚苯胺抗静电板材的制备方法，以及由该方法制备得到的煤基聚苯胺抗静电板材。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种煤基聚苯胺抗静电板材的制备方法，包括如下步骤：

(1)将煤基聚苯胺与固化剂和促进剂混合均匀；

(2)向步骤(1)所得物料中加入基体树脂和增韧剂，混合均匀；

(3)将步骤(2)所得物料浇注在模具中，固化，得到所述煤基聚苯胺抗静电板材。

步骤(1)中，所述固化剂可采用酸酐型固化剂或多元胺型固化剂。由于甲基六氢苯酐的挥发性小、毒性低、耐热性、机械性能和电性能优良，因此所述固化剂优选为甲基六氢苯酐。

步骤(1)中，所述促进剂可选自咪唑类促进剂、苄基二甲胺、环氧促进剂DMP-30等。其中所述咪唑类促进剂例如咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑。本发明中，所述促进剂优选为2-乙基-4-甲基咪唑。

步骤(1)中，所述促进剂的用量为所述固定剂用量的0.1-5wt％，优选为0.3-3wt％。

步骤(1)中，所述混合方式可以为搅拌、剪切、超声混合或其中任意两种方式的结合，或三种方式的结合，优选采用超声和/或剪切方式结合的方式。其中，所述剪切方式包括高速分散、乳化等。

步骤(1)中，先将煤基聚苯胺与固化剂、促进剂混合，有利于固化过程中煤基聚苯胺与基体树脂进行良好的界面结合。

步骤(2)中，所述基体树脂可选自环氧树脂、丙烯酸脂，乙烯基脂，优选为环氧树脂。其中，所述环氧树脂可选择环氧树脂EP01451-310、环氧树脂E-51等，优选为环氧树脂EP01451-310。