一種聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合導(dǎo)電膠粉及其制備方法，具體涉及一種聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國廢輪胎的不斷劇增和橡膠資源的匱乏之間的矛盾日益加劇。2014年，我國廢輪胎達(dá)到3.13億條(約合960萬噸)，超過美國躍居世界首位。大量堆積的廢輪胎不僅不易腐化，而且容易引發(fā)火災(zāi)，滋生細(xì)菌、蚊蟲；同時，廢舊輪胎作為放錯位置的資源，越來越引起世界各國的重視。自從廢舊輪胎粉碎后成為膠粉發(fā)展以來，膠粉工業(yè)已蓬勃發(fā)展，代表著廢舊輪胎循環(huán)利用的發(fā)展方向，具有廣闊的市場前景。但是由于膠粉工業(yè)在我國起步相對，生產(chǎn)企業(yè)不多，企業(yè)分散其產(chǎn)能不足，廢舊輪胎膠粉主要通過機(jī)械力化學(xué)改性、再生脫硫改性、接枝或互穿聚合物改性、氣體改性、核-殼改性、物理福射改性后應(yīng)用于制備膠粉改性道路瀝青或用于生產(chǎn)再生膠，這兩方面的應(yīng)用均屬于低附加值的簡單利用；而在廢舊輪胎膠粉的超細(xì)化、功能化技術(shù)研宄開發(fā)等方面與發(fā)達(dá)國家明顯滯后，從而限制了膠粉的應(yīng)用范圍，廢舊輪胎消化量較低。因此，實現(xiàn)膠粉超細(xì)化、功能化，進(jìn)而擴(kuò)大膠粉應(yīng)用范圍，尋求大批量綠色消化廢舊輪胎的有效途徑，顯得尤為迫切。
[0003]目前，導(dǎo)電粉末包括炭系填料(石墨、炭黑、碳纖維)、金屬填料(銀、鎳、銅、鋁、鋅、錫、不銹鋼等)和金屬化合物(氧化錫、氧化、硫化鐵等)、包覆型復(fù)合材料(氧化錫包裹的云母、聚合物表面沉積金屬等)和抗靜電劑等。而復(fù)合導(dǎo)電粉末主要利用金屬或金屬氧化物等無機(jī)物粉末或有機(jī)材料通過沉淀法、固相法、溶膠一凝膠、醇鹽分解、微乳液法、水熱法等制備，存在生產(chǎn)成本較高、工藝條件苛刻、資源消耗量較大等缺點(diǎn)。同時，還沒有通過對膠粉采用化學(xué)直接改性改性，賦予膠粉新的導(dǎo)電性功能，制備復(fù)合導(dǎo)電膠粉的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有良好的導(dǎo)電性、電磁屏蔽效能、低成本的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉。
[0005]本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問題是，提供一種生產(chǎn)成本低、工藝簡單，充分利用廢舊輪胎膠粉、具有良好的導(dǎo)電性、電磁屏蔽效能的復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉，可由下述步驟制備得到:(I)膠粉表面預(yù)處理；(2)采用硅偶聯(lián)劑對膠粉表面活化處理；(3)在O?10°C進(jìn)行苯胺聚合接枝改性。
[0007]進(jìn)一步，所述硅偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷，也稱為3-氨丙基三乙氧基硅烷，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為NH2CH2CH2CH2Si (OC2H5) 3，例如商品名為硅偶聯(lián)劑KH-560，采用硅偶聯(lián)劑KH-560進(jìn)行初步改性，在膠粉表面可形成活性親水性基團(tuán)。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)膠粉表面預(yù)處理:取30?50g，100?200目的輪胎膠粉置于600?1000ml、質(zhì)量濃度為8?12%的堿液中，攪拌下浸泡處理5?10h，抽濾、洗滌、干燥；
[0010](2)膠粉表面活化處理:將步驟⑴表面預(yù)處理后的膠粉置于400?600ml、甲醇-水溶液，其中，甲醇與水的體積比為5:1?10: 1，并滴加30?40ml的硅烷偶聯(lián)劑，緩慢攪拌下超聲分散20?30min ；
[0011](3)苯胺聚合接枝改性:將步驟(2)中經(jīng)活化親水性改性的膠粉置于400?600ml、質(zhì)量濃度為8?12%的酸液中，滴加0.10?0.15mol的苯胺，繼續(xù)超聲處理10?20min，緩慢滴加50ml、0.lmol/L過硫酸銨水溶液，在O?10°C下攪拌反應(yīng)8?12h，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥，即得聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉。
[0012]進(jìn)一步，步驟(I)中，所述堿液為氫氧化鈉溶液。
[0013]進(jìn)一步，步驟(2)中，所述酸液為鹽酸溶液。
[0014]本發(fā)明選用廢舊輪胎膠粉為原料，原材料來源廣泛，采用聚苯胺化學(xué)接枝改性，制備復(fù)合導(dǎo)電粉末，工藝流程簡單，生產(chǎn)成本較低，易于產(chǎn)業(yè)化；而且可實現(xiàn)廢舊輪胎資源化利用，擴(kuò)大膠粉應(yīng)用范圍，有助于解決廢棄輪胎“黑色污染”問題，并為廢舊輪胎資源化綜合利用提供了新的綠色利用途徑；本發(fā)明通過化學(xué)接枝改性，賦予膠粉新的性能，制備的改性復(fù)合導(dǎo)電粉體具有良好的導(dǎo)電性、電磁屏蔽效能等，可應(yīng)用于電磁波屏蔽、防靜電涂料等工業(yè)領(lǐng)域及產(chǎn)品中。實踐證明，本發(fā)明之聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的電導(dǎo)率為5.384?5.657S/cm ;在30-1500MHZ內(nèi)，其電磁屏蔽效能為75?79dB。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步加以說明。
[0016]實施例1
[0017](I)膠粉表面預(yù)處理:取30g、100目的輪胎膠粉置于600ml質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液中，攪拌下浸泡處理5h，抽濾、洗滌、干燥；
[0018](2)膠粉表面活化處理:將步驟(I)表面預(yù)處理后的膠粉置于400ml甲醇-水溶液(甲醇與水的體積比為8: I)中，并加入30ml的硅烷偶聯(lián)劑，緩慢攪拌下超聲分散20min。
[0019](3)接枝改性:將步驟(2)中經(jīng)活化親水性改性的膠粉置于500ml、質(zhì)量濃度為10%的酸液中，滴加0.1Omol的苯胺，繼續(xù)超聲處理1min后，緩慢滴加50ml、0.lmol/L的過硫酸銨水溶液，在0°C下攪拌反應(yīng)8h，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥，即得聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉。
[0020]經(jīng)測定實施例制備的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的電導(dǎo)率為5.384S/cm ;在30_1500MHz內(nèi)，其電磁屏蔽效能為75dB。
[0021]實施例2
[0022](I)膠粉表面預(yù)處理:取50g、200目的輪胎膠粉置于100ml質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液中，攪拌下浸泡處理10h，抽濾、洗滌、干燥；
[0023](2)膠粉表面活化處理:將步驟(I)表面預(yù)處理后的膠粉置于500ml甲醇-水溶液(甲醇與水的體積比為8: I)中，并加入40ml的硅烷偶聯(lián)劑，緩慢攪拌下超聲分散30min。
[0024](3)接枝改性:將步驟(2)中經(jīng)活化親水性改性的膠粉置于500ml、質(zhì)量濃度為10%的酸液中，滴加0.15mol的苯胺，繼續(xù)超聲處理20min后，緩慢滴加50ml、0.lmol/L的過硫酸銨水溶液，在10°C下攪拌反應(yīng)12h，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥，即得聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉。
[0025]經(jīng)測定實施例2制備的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的電導(dǎo)率為5.657S/cm ；在30-1500MHZ內(nèi)，其電磁屏蔽效能為79dB。
[0026]實施例3
[0027](I)膠粉表面預(yù)處理:取40g、150目的輪胎膠粉置于800ml質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液中，攪拌下浸泡處理8h，抽濾、洗滌、干燥；
[0028](2)膠粉表面活化處理:將步驟(I)表面預(yù)處理后的膠粉置于500ml甲醇-水溶液(甲醇與水的體積比為8: I)中，并加入35ml的硅烷偶聯(lián)劑，緩慢攪拌下超聲分散25min。
[0029](3)接枝改性:將步驟(2)中經(jīng)活化親水性改性的膠粉置于500ml、質(zhì)量濃度為10%的酸液中，滴加0.12mol的苯胺，繼續(xù)超聲處理15min后，緩慢滴加50ml、0.lmol/L的過硫酸銨水溶液，在5°C下攪拌反應(yīng)10h，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥，即得聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉。
[0030]經(jīng)測定實施例3制備的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的電導(dǎo)率為5.462S/cm ；在30-1500MHZ內(nèi)，其電磁屏蔽效能為76dB。
【主權(quán)項】
1.一種聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉，其特征在于，可由下述步驟制備得到:(1)膠粉表面預(yù)處理；(2)采用硅偶聯(lián)劑對膠粉表面活化處理；(3)在O?10°C進(jìn)行苯胺聚合接枝改性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉，其特征在于，所述硅偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)膠粉表面預(yù)處理:取30?50g，100?200目的輪胎膠粉置于600?1000ml、質(zhì)量濃度為8?12%的堿液中，攪拌下浸泡處理5?10h，抽濾、洗滌、干燥； (2)膠粉表面活化處理:將步驟(I)表面預(yù)處理后的膠粉置于400?600ml、甲醇-水溶液，其中，甲醇與水的體積比為5:1?10:1，并滴加30?40ml的硅烷偶聯(lián)劑，緩慢攪拌下超聲分散20?30min ； (3)苯胺聚合接枝改性:將步驟(2)中經(jīng)活化親水性改性的膠粉置于400?600ml、質(zhì)量濃度為8?12%的酸液中，滴加0.10?0.15mol的苯胺，繼續(xù)超聲處理10?20min，緩慢滴加50ml、0.lmol/L過硫酸銨水溶液，在O?10°C下攪拌反應(yīng)8?12h，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥，即得聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述堿液為氫氧化鈉溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述酸液為鹽酸溶液。
【專利摘要】一種聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉及其制備方法，可由下述步驟制備得到：(1)膠粉表面預(yù)處理；(2)采用硅偶聯(lián)劑對膠粉表面活化處理；(3)苯胺聚合接枝改性。本發(fā)明還包括聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電膠粉的制備方法。本發(fā)明原材料來源廣泛，工藝流程簡單，生產(chǎn)成本較低，易于產(chǎn)業(yè)化，而且可實現(xiàn)廢舊輪胎資源化利用，擴(kuò)大膠粉應(yīng)用范圍，有助于解決廢棄輪胎“黑色污染”問題，并為廢舊輪胎資源化綜合利用提供了新的綠色利用途徑；本發(fā)明制備的復(fù)合粉體具有良好的導(dǎo)電性、電磁屏蔽性等，可應(yīng)用于電磁波屏蔽、防靜電涂料等工業(yè)領(lǐng)域及產(chǎn)品中。
【IPC分類】C08L21-00, C08L79-02, C08G73-02
【公開號】CN104817695
【申請?zhí)枴緾N201510246266
【發(fā)明人】廖輝偉, 張亞莉, 劉永濤, 曾卓, 王少波, 郭文杰
【申請人】西南科技大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月14日