本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電聚合物通常是不溶不熔的，它極大地限制了導(dǎo)電聚合物的加工和廣泛應(yīng)用。因此，自20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，提高導(dǎo)電聚合物的可加工性，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物材料的工業(yè)化應(yīng)用，成為導(dǎo)電聚合物的一個(gè)重要研究開發(fā)方向。聚吡咯(PPy)作為典型的導(dǎo)電高分子材料一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，但它主要缺點(diǎn)是難溶解、難熔融、加工性能差，限制了它的廣泛應(yīng)用。為克服這一缺點(diǎn)以改善其機(jī)械加工性能，制備導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料，是目前改善其加工性能的重要方法。許多研究小組將聚吡咯與碳黑、二氧化硅、石墨烯、聚苯乙烯、織物等粉末狀、薄膜狀、纖維狀等材料復(fù)合，這種方法既解決了材料的加工問(wèn)題，又在一定程度上改善了材料的力學(xué)性能。制備聚吡咯復(fù)合材料主要包括包覆型、插層型以及表面帶有功能基團(tuán)的導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料，而且以包覆型為主，即有機(jī)單體在固體微粒表面聚合包覆一層導(dǎo)電聚合物，以達(dá)到固體微粒的物理機(jī)械性能和導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電性能結(jié)合的目的。這些導(dǎo)電高分子包覆的材料可以作為具有導(dǎo)電功能的填料。
人們最早在聚合物中摻入導(dǎo)電性良好的銀粉、銅粉和鎳粉等金屬粉末作為導(dǎo)電填料，用它們作填料與高分子基體共混時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)較好的混合均勻性。但是這些金屬粉末的導(dǎo)電添加劑存在著在基體中分散性不好，易被氧化以及導(dǎo)電率低等問(wèn)題，金屬纖維也可加入到添加劑中，但是存在成本價(jià)格高等缺陷。
本發(fā)明擬將聚吡咯包覆在秸稈粉表面，制備一種新型的導(dǎo)電復(fù)合材料，該導(dǎo)電復(fù)合材料具有很高的導(dǎo)電率，并且秸稈環(huán)保易得，成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。目前，應(yīng)用聚吡咯包覆在秸稈粉表面制備導(dǎo)電復(fù)合材料還未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前市面上的導(dǎo)電填料導(dǎo)電率不高，性質(zhì)不穩(wěn)、成本較高、密度大等缺陷，提供一種聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明思路：首先將粉碎后的秸稈水洗，干燥，然后加入去離子水和吡咯單體，充分?jǐn)嚢璺稚?，再加入過(guò)硫酸銨溶液，通過(guò)氧化聚合使得聚吡咯包覆于秸稈顆粒表面，抽濾并用去離子水洗滌，最后真空干燥即可得到聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
具體步驟為:
(1)將干燥的秸稈剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，然后過(guò)100目的分樣篩，取分樣篩篩下部分于50℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，制得干燥的秸稈粉末。
(2)按照以下重量份數(shù)稱取原料，步驟(1)制得的干燥的秸稈粉末10~100份，吡咯1~50份，10 wt%的過(guò)硫酸銨水溶液10~500份，去離子水1000~5000份。
(3)將步驟(2)稱取的原料按照以下步驟進(jìn)行操作，干燥的秸稈粉末用去離子水浸沒，然后加入吡咯并攪拌1h后，體系保持在25℃，向其中滴加入10 wt%過(guò)硫酸銨水溶液，保持25℃并繼續(xù)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，抽濾，再用30 wt%的乙醇水溶液清洗3次，最后用蒸餾水清洗至濾液變澄清，所得固體產(chǎn)物于55℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，冷卻，即制得聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
本發(fā)明制得的聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料被用作導(dǎo)電填料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
1、原料秸稈是農(nóng)業(yè)廢棄物，廉價(jià)易得，來(lái)源廣泛，將其制備成導(dǎo)電復(fù)合材料，符合環(huán)境友好，資源利用理念。
2、所用制備工藝操作方便，簡(jiǎn)單易行。
3、首次提出用聚吡咯包覆秸稈用于制備導(dǎo)電材料，制備出一種導(dǎo)電效果良好的新型導(dǎo)電材料，對(duì)發(fā)展導(dǎo)電材料新技術(shù)有著實(shí)際意義。
4、本發(fā)明制得的導(dǎo)電復(fù)合材料屬于環(huán)境友好型材料，無(wú)二次污染產(chǎn)生。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明。
實(shí)施例1:
(1)將干燥的秸稈剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，然后過(guò)100目的分樣篩，取分樣篩篩下部分于50℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，制得干燥的秸稈粉末。
(2) 將10質(zhì)量份步驟(1)制得的干燥的秸稈粉末用5000質(zhì)量份去離子水浸沒，加入50質(zhì)量份的吡咯并攪拌1h后，體系保持在25℃，向其中滴加入500質(zhì)量份10 wt%的過(guò)硫酸銨水溶液，保持25℃并繼續(xù)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，抽濾，再用30 wt%的乙醇水溶液清洗3次，最后用蒸餾水清洗至濾液變澄清，所得固體產(chǎn)物于55℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，冷卻，即制得聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
用四探針壓片法測(cè)試本實(shí)施例制得的聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料，其電導(dǎo)率為1.1 S/cm。將該導(dǎo)電復(fù)合材料與聚丙烯共混，按聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料:聚丙烯(重量比)=3:7，壓制成片狀樣片，測(cè)試體積電阻率為7.2×104 Ω·m。
實(shí)施例2:
(1)將干燥的秸稈剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，然后過(guò)100目的分樣篩，取分樣篩篩下部分于50℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，制得干燥的秸稈粉末。
(2)將10質(zhì)量份的步驟(1)制得的干燥的秸稈粉末用1000質(zhì)量份去離子水浸沒，加入1質(zhì)量份的吡咯并攪拌1h后，體系保持在25℃，向其中滴加入10質(zhì)量份10 wt%的過(guò)硫酸銨水溶液，保持25℃并繼續(xù)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，抽濾，再用30 wt%的乙醇水溶液清洗3次，最后用蒸餾水清洗至濾液變澄清，所得固體產(chǎn)物于55℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，冷卻，即制得聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
四探針壓片法測(cè)試本實(shí)施例制得的聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料，其電導(dǎo)率為4.2×10-4 S/cm。將該導(dǎo)電復(fù)合材料與聚丙烯共混，按聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料:聚丙烯(重量比)=3:7，壓制成片狀樣片，測(cè)試體積電阻率為2.5×107 Ω·m。
實(shí)施例3:
(1)將干燥的秸稈剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，然后過(guò)100目的分樣篩，取分樣篩篩下部分于50℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，制得干燥的秸稈粉末。
(2)將100質(zhì)量份步驟(1)制得的干燥的秸稈粉末用5000質(zhì)量份去離子水浸沒，加入50質(zhì)量份的吡咯并攪拌1h后，體系保持在25℃，向其中滴加入500質(zhì)量份10 wt%的過(guò)硫酸銨水溶液，保持25℃并繼續(xù)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，抽濾，再用30 wt%的乙醇水溶液清洗3次，最后用蒸餾水清洗至濾液變澄清，所得固體產(chǎn)物于55℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，冷卻，即制得聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
四探針壓片法測(cè)試本實(shí)施例制得的聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料，其電導(dǎo)率為3.7×10-2cm/S。將該聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料與聚丙烯共混，按聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料:聚丙烯(重量比)=3:7，壓制成片狀樣片，測(cè)試體積電阻率為5.3×106 Ω·m。
實(shí)施例4:
(1)將干燥的秸稈剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，然后過(guò)100目的分樣篩，取分樣篩篩下部分于50℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，制得干燥的秸稈粉末。
(2)將100質(zhì)量份步驟(1)制得的干燥的秸稈粉末用5000質(zhì)量份去離子水浸沒，加入50質(zhì)量份的吡咯并攪拌1h后，體系保持在25℃，向其中滴加入10質(zhì)量份10 wt%的過(guò)硫酸銨水溶液，保持25℃并繼續(xù)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，抽濾，再用30 wt%的乙醇水溶液清洗3次，最后用蒸餾水清洗至濾液變澄清，所得固體產(chǎn)物于55℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，冷卻，即制得聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
四探針壓片法測(cè)試本實(shí)施例制得的聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料，其電導(dǎo)率為5.1×10-5cm/S。將該聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料與聚丙烯共混，按聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料:聚丙烯(重量比)=3:7，壓制成片狀樣片，測(cè)試體積電阻率為9.6×108 Ω·m。
實(shí)施例5:
(1)將干燥的秸稈剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，然后過(guò)100目的分樣篩，取分樣篩篩下部分于50℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，制得干燥的秸稈粉末。
(2)將100質(zhì)量份步驟(1)制得的干燥的秸稈粉末用5000質(zhì)量份去離子水浸沒，加入30質(zhì)量份的吡咯并攪拌1h后，體系保持在25℃，向其中滴加入500質(zhì)量份10 wt%的過(guò)硫酸銨水溶液，保持25℃并繼續(xù)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，抽濾，再用30 wt%的乙醇溶液清洗3次，最后用蒸餾水清洗至濾液變澄清，所得固體產(chǎn)物于55℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h，冷卻，即制得聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料。
四探針壓片法測(cè)試本實(shí)施例制得的聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料，其電導(dǎo)率為7.4×10-3cm/S。將該聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料與聚丙烯共混，按聚吡咯/秸稈導(dǎo)電復(fù)合材料:聚丙烯(重量比)=3:7，壓制成片狀樣片，測(cè)試體積電阻率為2.8×107Ω·m。