一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，該方法主要是以苯胺單體、乳化劑、引發(fā)劑、強(qiáng)酸和水為原料，制備了一種水溶性聚苯胺溶液，并以該水溶性聚苯胺溶液為基礎(chǔ)制備出防靜電涂料，其中，苯胺單體包括十二烷基苯磺酸或苯乙烯磺酸。本發(fā)明的有益效果在于以水為溶劑排除了傳統(tǒng)聚苯胺溶液以二甲苯為溶劑所造成的對人體的傷害和對環(huán)境的污染，是一種新型的環(huán)境友好型涂料；省略了傳統(tǒng)的制備出聚苯胺粉末再溶解配置導(dǎo)電涂料的步驟，簡化了工藝，縮短了周期，節(jié)約了成本。
【專利說明】
一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及防靜電涂料的制備方法領(lǐng)域，具體涉及一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯胺是一類重要的導(dǎo)電聚合物，其主鏈上含有交替的苯環(huán)和氮原子，既具有塑料的密度和加工性能，又具有金屬的導(dǎo)電性，被廣泛用做防腐涂料、電磁屏蔽材料、二次電池的電極材料、高溫材料、太陽能材料和分離膜等。
[0003]聚苯胺作為最早發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)電高分子材料之一，因其高的導(dǎo)電性而被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電油墨領(lǐng)域。但是它的缺陷是，聚苯胺只能溶解于特定的有機(jī)溶劑，目前市場上大部分的聚苯胺防靜電涂料都是使用二甲苯作為溶劑，不僅會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且會對人得身體造成傷害。此外，聚苯胺的水溶性極差，配置而成的水溶性聚苯胺溶液由于會直接與普通樹脂反應(yīng)生成沉淀，所以很難直接和樹脂配比成涂料。
[0004]目前水溶性聚苯胺的制備方法有很多，一般包括電化學(xué)聚合、化學(xué)氧化聚合等，但是常常因為復(fù)雜的工藝條件和昂貴的原料而不能得到廣泛推廣應(yīng)用。公開號為CN105418930A的專利申請中，將苯胺和鄰氨基苯硫酚進(jìn)行共聚，在氧化劑和酸的作用下進(jìn)行初步聚合，再加入三乙胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)進(jìn)行Michael加成反應(yīng)，將PEG鏈接枝到聚苯胺上，最后再加入酸和氧化劑，將低分量聚苯胺進(jìn)一步聚合成大分子。該方法不僅操作復(fù)雜，而且共聚物接枝度不高，且接枝率難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，操作簡單，不僅改善了聚苯胺的水溶性，也同時保留了聚苯胺的高導(dǎo)電性。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，包括如下步驟:
[0007]—種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)水溶性聚苯胺溶液的制備
[0009]取十二燒基苯磺酸或苯乙稀磺酸溶于蒸饋水中，濃度為0.01mol/L?0.lmol/L，加入苯胺單體，濃度為0.03mol/L?0.lmol/L，冰浴攪拌得到苯胺鹽溶液;取十二燒基苯磺酸或苯乙稀磺酸溶于蒸饋水中，濃度為0.0 lmol/L?0.1!!101/1^，加入相對于苯胺單體0.5￥1:%?ISOwt %的過硫酸銨，冰浴攪拌得到氧化劑溶液;將苯胺鹽溶液倒入氧化劑溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為O?2，反應(yīng)溫度為-10?10°C，反應(yīng)時間為24?72h，即得到水溶性聚苯胺溶液。
[0010](2)水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備
[0011 ]調(diào)節(jié)步驟(I)制得的水溶性聚苯胺溶液pH為3?8，加入相對于聚苯胺0.1wt%?
0.5的％的消泡劑，隨后加入相對于聚苯胺5被％?25的％的聚氨酯，高速攪拌，即得到水溶性聚苯胺防靜電涂料。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)中加入苯胺單體后充分?jǐn)嚢?，待其呈現(xiàn)乳液狀后，再繼續(xù)加入苯胺單體，使溶液破乳。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)中苯胺單體包括苯胺或4-氨基苯磺酸。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中消泡劑包括硅油、聚醚類或高級醇。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中聚氨酯pH為3?7。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供了一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法。主要是以苯胺單體、乳化劑、引發(fā)劑、強(qiáng)酸和水為原料，制備了一種水溶性的聚苯胺溶液，并以該水溶性的聚苯胺溶液為基礎(chǔ)配制出防靜電涂料。本發(fā)明的優(yōu)點在于以水為溶劑排除了傳統(tǒng)聚苯胺以二甲苯為溶劑所造成的對人體的傷害和對環(huán)境的污染，是一種新型的環(huán)境友好型涂料，并且省略了傳統(tǒng)的制備出聚苯胺粉末再溶解配置導(dǎo)電涂料的步驟，簡化了工藝，節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1中水溶性聚苯胺溶液制備反應(yīng)原理圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這些實施方式并非是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0019]需要說明的是，在本實施方式部分所用到的材料可以購買得到，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法合成制得。
[0020]實施例1
[0021 ]本實施例提供了一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，(一)具體步驟如下:
[0022]1.水溶性聚苯胺溶液的配制
[0023](I)取3.2g十二烷基苯磺酸溶于蒸餾水中，充分?jǐn)嚢?，濃度?.0lmol/L，然后緩慢滴加0.93g苯胺溶液，邊滴加邊攪拌，濃度為0.03mol/L，至溶液完全變成乳液狀，得到苯胺鹽溶液。
[0024](2)取3.2g十二燒基苯磺酸溶于蒸饋水中，充分?jǐn)嚢?，濃度?.0lmol/L，將I.14g過硫酸銨加入上述溶液中，充分?jǐn)嚢?，得到氧化劑溶液?br>[0025](3)將氧化劑溶液加入苯胺鹽溶液中，反應(yīng)溫度為-10°C，冰浴攪拌24小時，加入IM的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH值為0，得到深綠色的水溶性聚苯胺溶液，即水溶性聚苯胺導(dǎo)電油墨。在該反應(yīng)中使用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH值，以此來降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高聚苯胺的產(chǎn)率。水溶性聚苯胺溶液制備反應(yīng)原理如圖1所示。
[0026]2.水溶性聚苯胺防靜電涂料的配制
[0027](I)將配制好的聚苯胺溶液使用氨水調(diào)節(jié)pH為3，然后加入相對于聚苯胺為
0.1?〖％的消泡劑，在本實施方式中，消泡劑選用硅油，還可以采用聚醚類、高級醇類等消泡劑。
[0028](2)以聚氨酯作為固化劑，pH為3，其用量為聚苯胺的5wt%，將調(diào)節(jié)好pH的聚苯胺溶液與聚氨酯混合后高速攪拌，即得到水溶性聚苯胺防靜電涂料。
[0029](二)防靜電涂層的制備
[0030]將水溶性聚苯胺防靜電涂料均勻的涂覆在聚乙烯材料上，也可以涂覆在其他材料上，采用熱風(fēng)烘干，得到涂層材料。
[0031]采用熱風(fēng)烘干，不僅加快了干燥速率還能消除涂層中的微小氣泡，使涂層更加均勻，而且熱風(fēng)可以揮發(fā)掉調(diào)節(jié)PH值使用的氨水，使聚苯胺的導(dǎo)電性能更高、更穩(wěn)定。本發(fā)明所配制出的水溶性聚苯胺防靜電涂料穩(wěn)定性好，導(dǎo)電率高，環(huán)境友好，可以運(yùn)用在防靜電、電磁屏蔽等領(lǐng)域中。
[0032]實施例2
[0033]1.水溶性聚苯胺溶液的配制
[0034](I)取3.2g十二烷基苯磺酸溶于蒸餾水中，充分?jǐn)嚢瑁瑵舛葹?.02mol/L，然后緩慢滴加0.93g苯胺溶液，邊滴加邊攪拌，至溶液完全變成乳液狀，再滴加3.72g苯胺溶液，溶液破乳，變成白色溶液，濃度為0.05mol/L，有白色細(xì)小顆粒狀不溶物，得到苯胺鹽溶液。
[00；35] (2)取9.6g十二燒基苯磺酸溶于蒸饋水中，充分?jǐn)嚢?，濃度?.lmol/L，將5.7g過硫酸銨加入上述溶液中，充分?jǐn)嚢瑁玫窖趸瘎┤芤骸?br>[0036](3)將配制好的氧化劑溶液加入苯胺鹽溶液中，加入IM的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為I，反應(yīng)溫度為O 0C，冰浴攪拌72小時，得到深綠色的水溶性聚苯胺溶液。
[0037]2.水溶性聚苯胺防靜電涂料的配制
[0038](I)將配制好的聚苯胺溶液使用氨水調(diào)節(jié)其pH至8，然后加入相對于聚苯胺為
0.5wt%的硅油作為消泡劑。
[0039](2)以聚氨酯作為固化劑，pH為7，其用量為聚苯胺的25wt%，將步驟⑴中調(diào)節(jié)好PH的聚苯胺溶液與聚氨酯混合后高速攪拌，即得到水溶性聚苯胺防靜電涂料。
[0040]實施例3
[0041 ] 1.水溶性聚苯胺溶液的配制
[0042](I)取3.2g十二烷基苯磺酸溶于蒸餾水中，充分?jǐn)嚢瑁瑵舛葹?.03mol/L，然后緩慢滴加0.93g苯胺溶液，邊滴加邊攪拌，至溶液完全變成乳液狀，再滴加3.72g苯胺溶液，溶液破乳，變成白色溶液，濃度為0.08mol/L，有白色細(xì)小顆粒狀不溶，得到苯胺鹽溶液。
[0043](2)取3.2g十二烷基苯磺酸溶于250mL的蒸餾水中，充分?jǐn)嚢?，濃度?.03mol/L，將5.7g的過硫酸銨加入上述溶液中，充分?jǐn)嚢?，得到氧化劑溶液?br>[0044](3)將配制好的氧化劑溶液加入苯胺鹽溶液中，使用IM鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為I，反應(yīng)溫度為(TC，冰浴攪拌48小時，得到深綠色的水溶性聚苯胺溶液，即水溶性聚苯胺導(dǎo)電油墨。
[0045]2.水溶性聚苯胺防靜電涂料的配制
[0046](I)將配制好的聚苯胺溶液使用氨水調(diào)節(jié)其pH至5.2，然后加入相對于聚苯胺為
0.3wt%的的硅油作為消泡劑。
[0047](2)以聚氨酯作為固化劑，pH為5，其用量為聚苯胺的15wt%，將調(diào)節(jié)好pH的聚苯胺溶液與聚氨酯混合后高速攪拌，即得到水溶性聚苯胺防靜電涂料。
[0048]實施例4
[0049]1.水溶性聚苯胺溶液的配制
[0050](I)取3.2g苯乙烯磺酸溶于蒸餾水中，充分?jǐn)嚢瑁瑵舛葹?.lmol/L，然后緩慢滴加1.74g 4-氨基苯磺酸溶液，邊滴加邊攪拌，至溶液完全變成乳液狀，再滴加6.15g 4-氨基苯磺酸溶液，溶液破乳，變成白色溶液，濃度為0.lmol/L，有白色細(xì)小顆粒狀不溶物，得到苯胺鹽溶液。
[005?] (2)取9.6g苯乙稀磺酸溶于蒸饋水中，充分?jǐn)嚢?，濃度?.lmol/L，將5.7g過硫酸銨加入上述溶液中，充分?jǐn)嚢?，得到氧化劑溶液?br>[0052](3)將配制好的氧化劑溶液加入苯胺鹽溶液中，使用IM鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2，反應(yīng)溫度為10°c，攪拌24小時，得到深綠色的水溶性聚苯胺溶液，即水溶性聚苯胺導(dǎo)電油墨。
[0053]2.水溶性聚苯胺防靜電涂料的配制
[0054](I)將配制好的聚苯胺溶液使用氨水調(diào)節(jié)其pH至5.2，然后加入相對于聚苯胺為
0.5wt%的硅油作為消泡劑。
[0055](2)以聚氨酯作為固化劑，pH為7，其用量為聚苯胺的20wt%，將調(diào)節(jié)好pH的聚苯胺溶液與聚氨酯混合后高速攪拌，即得到水溶性聚苯胺防靜電涂料。
[0056]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)水溶性聚苯胺溶液的制備； 取十二燒基苯磺酸或苯乙稀磺酸溶于蒸饋水中，濃度為0.0111101凡?0.11]101凡，加入苯胺單體，濃度為0.03mol/L?0.lmol/L，冰浴攪拌得到苯胺鹽溶液;取十二燒基苯磺酸或苯乙稀磺酸溶于蒸饋水中，濃度為0.0lmol/L?0.lmol/L，加入相對于苯胺單體0.5wt%?ISOwt%的過硫酸銨，冰浴攪拌得到氧化劑溶液;將苯胺鹽溶液倒入氧化劑溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為O?2，反應(yīng)溫度為-10?10°C，反應(yīng)時間為24?72h，即得到水溶性聚苯胺溶液； (2)水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備； 調(diào)節(jié)步驟(I)制得的水溶性聚苯胺溶液PH為3?8，加入相對于聚苯胺0.1wt %?0.5的％的消泡劑，隨后加入相對于聚苯胺5被％?25的％的聚氨酯，高速攪拌，即得到水溶性聚苯胺防靜電涂料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中加入苯胺單體后充分?jǐn)嚢?，待其呈現(xiàn)乳液狀后，再繼續(xù)加入苯胺單體，使溶液破乳。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中苯胺單體包括苯胺或4-氨基苯磺酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中消泡劑包括硅油、聚醚類或高級醇。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚苯胺防靜電涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中聚氨酯pH為3-7。
【文檔編號】C09D179/02GK105949991SQ201610345685
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】閔永剛, 馮亞飛, 蔡志遠(yuǎn), 鄭曉旭, 馮赟
【申請人】南京郵電大學(xué)