[发明专利]一种具有导电和抗菌的电缆用凹凸棒土复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凹凸棒土的改性方法，具体涉及一种具有导电和抗菌的电缆用凹凸棒土复合材料的制备方法。

背景技术

凹凸棒土是一种具纤维纹理层链状过渡结构的含水富镁硅酸盐为主的粘土矿，其独特的棒状纤维结构，使得它具备许多优良的特征，如具有较好的吸附能力，独特的分散性和流变性，耐高温，抗盐碱，增韧，补强，有较高的可塑性及粘结力等性能，广泛应用于电缆材料领域。随着科学技术的不断发展，开发利用凹凸棒石的优点，通过现代化学物理方法改性凹凸棒土，使其具有导电和抗菌的双重新功能，可以进一步拓展凹凸棒土在电缆材料中的应用范围，已成为凹凸棒土领域一个极为重要的研究方向。

因此，本发明先用NaCl溶液对凹凸棒土进行钠化处理，然后分别采用AgNO₃溶液和C12-14-烷基二甲基乙基苄基氯化铵通过离子交换法对凹凸棒土进行载银和季铵化插层处理，使得凹凸棒土具有优良的杀菌、灭藻、抗菌、防腐、抗静电等性能；最后通过化学键结合法，在凹凸棒土的表面上包覆一层碳纳米管，显著提高凹凸棒土的导电性能。本发明制得的改性凹凸棒土不仅具有极强的广谱抗菌能力，且抗菌率均达到 99.9％以上，还具有优异的导电性，极大地拓展了凹凸棒土的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有导电和抗菌的电缆用凹凸棒土复合材料的制备方法。本发明制得的改性凹凸棒土不仅具有极强的广谱抗菌能力，且抗菌率均达到 99.9％以上，还具有优异的导电性，极大地拓展了凹凸棒土在电缆材料中的应用领域。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种具有导电和抗菌的电缆用凹凸棒土复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照固液比1:4-6将凹凸棒土置于摩尔浓度为1mol/L的NaCl溶液中，在80-90℃水浴温度下搅拌反应4-7h，离心分离，蒸馏水洗去Cl^-，烘干，粉碎，过150-200目筛，得到钠化凹凸棒土；

（2）按照固液比1:10-15将钠化凹凸棒土加入到摩尔浓度为0.1mo/L的AgNO₃溶液中，在70-80℃水浴温度下搅拌反应4-6h，离心分离，蒸馏水洗去Ag⁺，烘干，得到载Ag凹凸棒土；

（3）按照固液比1:8-12将载Ag凹凸棒土加入到蒸馏水中，高速分散10-15min，再加入相当于载Ag凹凸棒土质量2-4%的三聚磷酸钠，超声分散5-10min，得到载Ag凹凸棒土悬浮液；

（4）称取相当于载Ag凹凸棒土质量10-20%的C12-14-烷基二甲基乙基苄基氯化铵加入到体积分数为75%的乙醇溶液中，充分搅拌均匀后再加入载Ag凹凸棒土，在55-65℃水浴温度下搅拌反应2-3h，冷却至室温，离心分离，蒸馏水洗去Cl^-，烘干，研磨，过200-250目筛，得到季铵盐插层载Ag凹凸棒土；

（5）按照质量比1:5-7称取碳纳米管和季铵盐插层载Ag凹凸棒土；

（6）称取相当于季铵盐插层载Ag凹凸棒土质量20-30%的对氨基苯甲酸加入到蒸馏水中，水浴加热至50-60℃，搅拌20-30min，再加入季铵盐插层载Ag凹凸棒土，充分搅拌均后超声分散1-2h，离心分离，烘干，得到对氨基苯甲酸修饰的季铵盐插层载Ag凹凸棒土；

（7）按照固液比1:30-40将碳纳米管加入到混合酸溶液中，在60-70℃水浴温度下搅拌反应4-6h，得到酸化碳纳米管；然后按照固液比1:15-20将酸化碳纳米管加入到蒸馏水中，超声分散0.5-1h，再加入对氨基苯甲酸修饰的季铵盐插层载Ag凹凸棒土，在40-50℃水浴温度下，搅拌反应3-5h，过滤，用蒸馏水洗涤2-3次，烘干，得到碳纳米管包覆的季铵盐插层载Ag凹凸棒土。

步骤（3）中所述高速分散的转速为1500-2000r/min。

步骤（3）中所述超声分散的功率为200-300W。

步骤（4）中所述C12-14-烷基二甲基乙基苄基氯化铵与乙醇溶液的质量比为1:3-5。

步骤（6）中所述对氨基苯甲酸与蒸馏水的质量比为1:10-15。

步骤（6）中所述超声分散的功率为100-200W。

步骤（7）中所述混合酸溶液是由质量分数为70%的浓硝酸和质量分数为75%的浓硫酸按照体积比1:2-4混合而成。

步骤（7）中所述超声分散的功率为150-250W。

本发明的有益效果：