本發(fā)明涉及一種抗靜電材料導(dǎo)電填料的制備方法，屬于導(dǎo)電填料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

通過(guò)提高高聚物表面電導(dǎo)率或體積電導(dǎo)率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚。添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導(dǎo)率的有效方法，而提高高聚物體積電導(dǎo)率可采用添加導(dǎo)電填料或與其它導(dǎo)電分子共混的技術(shù)。添加導(dǎo)電填料法，這類方法通常是將各種無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料摻人高分子材料基體中。目前用該技術(shù)制得的抗靜電高分子復(fù)合材料具有很高的使用價(jià)值，其中不少在國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。這類方法中所使用的無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料主要是碳系填料和金屬類填料。碳系填料主要包括炭黑、石墨、碳纖維和碳管四大類。炭黑填充制成的復(fù)合型導(dǎo)電高分子是目前用途最廣，用量最大的一種導(dǎo)電材料，尤其是作為抗靜電材料及電磁波屏蔽材料。

人們認(rèn)為在基體高分子中填充導(dǎo)電填料后形成填充型導(dǎo)電材料存在著三種導(dǎo)電機(jī)理：導(dǎo)電通道、隧道效應(yīng)和場(chǎng)致發(fā)射學(xué)說(shuō)。通常 ,炭黑是以粒子形式分散于樹脂中, 隨炭黑添加量的增加,粒子間距縮小，當(dāng)粒子接近或接觸時(shí)，便形成大量導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通道，導(dǎo)電性能大大提高。由于炭黑為硬質(zhì)材料，隨其添加量的增加，基體高分子材料的拉伸強(qiáng)度和硬度相應(yīng)增加，而沖擊強(qiáng)度下降，影響其應(yīng)用。炭黑是一種永久性抗靜電劑，添加后使塑料不用因水洗、磨損等原因在長(zhǎng)期使用中喪失抗靜電性能。但是，只有炭黑加入量很大，才能滿足一般抗靜電的需要。由于炭黑的添加量大，炭黑在基體中分散性不好，明顯削弱基體的力學(xué)性能。該類填料的最大缺點(diǎn)是本身為黑色、添加量大，其制品顏色深、可調(diào)性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前抗靜電導(dǎo)電填料在長(zhǎng)期使用中喪失抗靜電性能，炭黑的添加量大，炭黑在基體中分散性和力學(xué)性能差，可調(diào)性差的問(wèn)題，本發(fā)明首先利用甘蔗根和黃豆芽中天然導(dǎo)電抗靜電物質(zhì)，通過(guò)蒸煮粗提取，與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行混合，培養(yǎng)微生物，在培養(yǎng)過(guò)程中，以通電作為誘導(dǎo)，促進(jìn)微生物變異，增加其抗靜電能力，隨后將其對(duì)炭黑進(jìn)行改性，增加其分散性及力學(xué)性能，同時(shí)輔以將銀離子負(fù)載于炭黑表面進(jìn)一步增加其導(dǎo)電性能，從而制備的高抗靜電性能的抗靜電材料導(dǎo)電填料。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

（1）按質(zhì)量比1:2～4，取甘蔗根和黃豆芽放入50℃烘箱中干燥4～6h，再進(jìn)行粉碎，過(guò)80目篩，將過(guò)篩顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2％鹽酸溶液按料液比1:2，放入蒸煮鍋中，在86～92℃下蒸煮2～3h，隨后使用三層紗布對(duì)蒸煮混合物趁熱進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，并使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％氫氧化鈉調(diào)節(jié)濾液pH至中性；

（2）將上述調(diào)節(jié)pH后的濾液放入真空濃縮罐中，濃縮至原體積的40～50％，按重量份數(shù)計(jì)，取30～34份蛋白胨、15～18份濃縮液、22～24份瓊脂、10～14份甘露醇、1.0～1.2份磷酸氫二鉀及0.8～1.1份磷酸二氫鉀，混合均勻，并殺菌消毒，得培養(yǎng)基；

（3）按接種量10～15％，將大豆根瘤菌接種至上述培養(yǎng)基，并置于恒溫?fù)u床中，設(shè)定溫度29～32℃，在180r/min下培養(yǎng)20～22h，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行通電，使培養(yǎng)基內(nèi)的電流為4～12A，在培養(yǎng)結(jié)束后使用無(wú)菌水淋洗培養(yǎng)基表面，直至其表面無(wú)菌絲，收集淋洗液；

（4）按重量份數(shù)計(jì)，取15～16份炭黑、28～32份上述淋洗液、10～12份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％葡萄糖溶液、1～2份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％硝酸銀溶液及0.4～0.8份硝酸鎂，放入攪拌機(jī)中以100r/min攪拌30～35min，再靜置2～4h，隨后過(guò)濾，收集過(guò)濾物放入風(fēng)干機(jī)中風(fēng)干，即可得到抗靜電材料導(dǎo)電填料。

本發(fā)明制備的抗靜電材料導(dǎo)電填料，其表面積達(dá)1000～1400m²·g，孔隙率為85～90％，灰分含量為0.2～0.9%，導(dǎo)電率為10^-4～10^-3S/cm，拉伸長(zhǎng)度為51.05～57.2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為11～20%當(dāng)抗靜電母粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～20%時(shí)，合金的表面電阻可達(dá)到10⁸～10¹⁰Ω，具有良好的抗靜電效果。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的抗靜電材料導(dǎo)電填料具有良好的抗靜電性能，導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定；

（2）本發(fā)明制備的抗靜電材料導(dǎo)電填料具有質(zhì)清價(jià)廉、易成型、加工與導(dǎo)電性一次完成和導(dǎo)電性便于調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于能源、電子等領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

首先按質(zhì)量比1:2～4，取甘蔗根和黃豆芽放入50℃烘箱中干燥4～6h，再進(jìn)行粉碎，過(guò)80目篩，將過(guò)篩顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2％鹽酸溶液按料液比1:2，放入蒸煮鍋中，在86～92℃下蒸煮2～3h，隨后使用三層紗布對(duì)蒸煮混合物趁熱進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，并使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％氫氧化鈉調(diào)節(jié)濾液pH至中性；其次將上述調(diào)節(jié)pH后的濾液放入真空濃縮罐中，濃縮至原體積的40～50％，按重量份數(shù)計(jì)，取30～34份蛋白胨、15～18份濃縮液、22～24份瓊脂、10～14份甘露醇、1.0～1.2份磷酸氫二鉀及0.8～1.1份磷酸二氫鉀，混合均勻，并殺菌消毒，得培養(yǎng)基；然后按接種量10～15％，將大豆根瘤菌接種至上述培養(yǎng)基，并置于恒溫?fù)u床中，設(shè)定溫度29～32℃，在180r/min下培養(yǎng)20～22h，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行通電，使培養(yǎng)基內(nèi)的電流為4～12A，在培養(yǎng)結(jié)束后使用無(wú)菌水淋洗培養(yǎng)基表面，直至其表面無(wú)菌絲，收集淋洗液；最后按重量份數(shù)計(jì)，取15～16份炭黑、28～32份上述淋洗液、10～12份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％葡萄糖溶液、1～2份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％硝酸銀溶液及0.4～0.8份硝酸鎂，放入攪拌機(jī)中以100r/min攪拌30～35min，再靜置2～4h，隨后過(guò)濾，收集過(guò)濾物放入風(fēng)干機(jī)中風(fēng)干，即可得到抗靜電材料導(dǎo)電填料。

實(shí)例1

首先按質(zhì)量比1:2，取甘蔗根和黃豆芽放入50℃烘箱中干燥4h，再進(jìn)行粉碎，過(guò)80目篩，將過(guò)篩顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2％鹽酸溶液按料液比1:2，放入蒸煮鍋中，在86℃下蒸煮2h，隨后使用三層紗布對(duì)蒸煮混合物趁熱進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，并使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％氫氧化鈉調(diào)節(jié)濾液pH至中性；其次將上述調(diào)節(jié)pH后的濾液放入真空濃縮罐中，濃縮至原體積的40％，按重量份數(shù)計(jì)，取30份蛋白胨、15份濃縮液、22份瓊脂、10份甘露醇、1.0份磷酸氫二鉀及0.8份磷酸二氫鉀，混合均勻，并殺菌消毒，得培養(yǎng)基；然后按接種量10％，將大豆根瘤菌接種至上述培養(yǎng)基，并置于恒溫?fù)u床中，設(shè)定溫度29℃，在180r/min下培養(yǎng)20h，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行通電，使培養(yǎng)基內(nèi)的電流為4A，在培養(yǎng)結(jié)束后使用無(wú)菌水淋洗培養(yǎng)基表面，直至其表面無(wú)菌絲，收集淋洗液；最后按重量份數(shù)計(jì)，取15份炭黑、28份上述淋洗液、10份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％葡萄糖溶液、1份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％硝酸銀溶液及0.4份硝酸鎂，放入攪拌機(jī)中以100r/min攪拌30min，再靜置2h，隨后過(guò)濾，收集過(guò)濾物放入風(fēng)干機(jī)中風(fēng)干，即可得到抗靜電材料導(dǎo)電填料。

本發(fā)明制備的抗靜電材料導(dǎo)電填料，其表面積達(dá)1000m²·g，孔隙率為85％，灰分含量為0.2%，導(dǎo)電率為10^-3S/cm，拉伸長(zhǎng)度為51.05MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為11%，當(dāng)抗靜電母粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，合金的表面電阻可達(dá)到10⁸Ω，具有良好的抗靜電效果。

實(shí)例2

首先按質(zhì)量比1:3，取甘蔗根和黃豆芽放入50℃烘箱中干燥5h，再進(jìn)行粉碎，過(guò)80目篩，將過(guò)篩顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2％鹽酸溶液按料液比1:2，放入蒸煮鍋中，在89℃下蒸煮2h，隨后使用三層紗布對(duì)蒸煮混合物趁熱進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，并使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％氫氧化鈉調(diào)節(jié)濾液pH至中性；其次將上述調(diào)節(jié)pH后的濾液放入真空濃縮罐中，濃縮至原體積的45％，按重量份數(shù)計(jì)，取32份蛋白胨、17份濃縮液、23份瓊脂、12份甘露醇、1.1份磷酸氫二鉀及0.9份磷酸二氫鉀，混合均勻，并殺菌消毒，得培養(yǎng)基；然后按接種量13％，將大豆根瘤菌接種至上述培養(yǎng)基，并置于恒溫?fù)u床中，設(shè)定溫度31℃，在180r/min下培養(yǎng)21h，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行通電，使培養(yǎng)基內(nèi)的電流為8A，在培養(yǎng)結(jié)束后使用無(wú)菌水淋洗培養(yǎng)基表面，直至其表面無(wú)菌絲，收集淋洗液；最后按重量份數(shù)計(jì)，取15份炭黑、30份上述淋洗液、11份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％葡萄糖溶液、1份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％硝酸銀溶液及0.6份硝酸鎂，放入攪拌機(jī)中以100r/min攪拌32min，再靜置3h，隨后過(guò)濾，收集過(guò)濾物放入風(fēng)干機(jī)中風(fēng)干，即可得到抗靜電材料導(dǎo)電填料。

本發(fā)明制備的抗靜電材料導(dǎo)電填料，其表面積達(dá)1200m²·g，孔隙率為87％，灰分含量為0.5%，導(dǎo)電率為10^-4S/cm，拉伸長(zhǎng)度為55.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為16%，當(dāng)抗靜電母粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，表面電阻可達(dá)到10⁹Ω，具有良好的抗靜電效果。

實(shí)例3

首先按質(zhì)量比1:4，取甘蔗根和黃豆芽放入50℃烘箱中干燥5h，再進(jìn)行粉碎，過(guò)80目篩，將過(guò)篩顆粒與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2％鹽酸溶液按料液比1:2，放入蒸煮鍋中，在92℃下蒸煮3h，隨后使用三層紗布對(duì)蒸煮混合物趁熱進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，并使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％氫氧化鈉調(diào)節(jié)濾液pH至中性；其次將上述調(diào)節(jié)pH后的濾液放入真空濃縮罐中，濃縮至原體積的50％，按重量份數(shù)計(jì)，取34份蛋白胨、18份濃縮液、24份瓊脂、14份甘露醇、1.2份磷酸氫二鉀及1.1份磷酸二氫鉀，混合均勻，并殺菌消毒，得培養(yǎng)基；然后按接種量15％，將大豆根瘤菌接種至上述培養(yǎng)基，并置于恒溫?fù)u床中，設(shè)定溫度32℃，在180r/min下培養(yǎng)22h，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行通電，使培養(yǎng)基內(nèi)的電流為12A，在培養(yǎng)結(jié)束后使用無(wú)菌水淋洗培養(yǎng)基表面，直至其表面無(wú)菌絲，收集淋洗液；最后按重量份數(shù)計(jì)，取16份炭黑、32份上述淋洗液、12份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％葡萄糖溶液、2份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％硝酸銀溶液及0.8份硝酸鎂，放入攪拌機(jī)中以100r/min攪拌35min，再靜置4h，隨后過(guò)濾，收集過(guò)濾物放入風(fēng)干機(jī)中風(fēng)干，即可得到抗靜電材料導(dǎo)電填料。

本發(fā)明制備的抗靜電材料導(dǎo)電填料，其表面積達(dá)1400m²·g，孔隙率為90％，灰分含量為0.9%，導(dǎo)電率為10^-4S/cm，拉伸長(zhǎng)度為57.2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為20%，當(dāng)抗靜電母粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，表面電阻可達(dá)到10¹⁰Ω，具有良好的抗靜電效果。