磺酸掺杂煤基聚苯胺及其共混物的制备研究

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煤基聚苯胺(CBP)与通用聚合物的复合是实现聚苯胺应用的一个有效途径。大分子的有机功能磺酸对煤基聚苯胺掺杂改性,可提高煤基聚苯胺电导率,改善其热稳定性、加工性、环境友好性及与基体树脂的相容性。 采用乳液聚合原位掺杂成功制备了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂态煤基聚苯胺(CBP-DBSA),应用 FTIR、XRD、TG、SEM 等手段表征了不同态煤基聚苯胺的结构与性能。结果表明:搅拌速度 2000r/min,APS 滴加速率 1.1mmolAPS/min,煤粉/苯胺用量比 7.75g/5mlAn,聚合温度 15℃,聚合时间 24h,苯胺浓度 0.36mol/l,洗涤滤液 pH=3,n(APS)∶n(An)=1.2,n(DBSA)∶n(An)=1.0,制得的CBP-DBSA电导率可达0.954S/cm;在低于 260℃范围内,CBP-DBSA 的热稳定性比无外加酸 CBP 有所提高。 煤基聚苯胺掺杂-脱掺杂过程的研究证明:原位聚合引入的外加酸与煤表面的酸性基团(-COOH、-OH 等)对聚苯胺具有协同掺杂作用;煤基聚苯胺的掺杂(HCl、DBSA等)-脱掺杂(NH3·H2O、NaOH 等)不完全可逆。 应用熔融共混技术成功制备了聚合物/CBP-DBSA 复合材料,通过电导率、力学性能测定,FTIR、TG 分析以及拉伸断面的 SEM 观察,研究了复合材料的结构与性能。结果表明:通用聚合物可与 CBP-DBSA 共混复合,从而提高基体材料的电学性能;与LDPE 相比而言,EVA 与 CBP-DBSA 的氢键作用可改善两相的界面相容性,EVA 是与CBP-DBSA 共混制备抗静电材料较好的匹配基体。随着 CBP-DBSA 用量增加,复合材料的力学性能逐渐下降,而其电导率呈上升趋势,并呈现较低的导电逾渗阈值:EVA/CBP-DBSA 为 7%,LDPE/CBP-DBSA 为 13%;CBP-DBSA 填加量相同时,前者电导率比后者高出 25 个数量极,而且力学性能较好;CBP-DBSA 质量分数为 13%时,EVA/CBP-DBSA 复合材料的拉伸强度为 21.49MPa,断裂伸长率为 287.73%,电导率达到 4.78×10-9 S/cm,该材料具有抗静电功能,且环境稳定性良好。
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