聚吡咯-蒙脫土納米復合材料及水性硅丙抗靜電涂料的制備與性能.pdf

1、本文以有機插層劑改性蒙脫土，制備有機蒙脫土。然后通過吡咯(Py)單體在蒙脫土層間發(fā)生化學氧化聚合的方法，制備了導電性聚吡咯/有機蒙脫土納米復合材料，研究了各反應物配比和反應條件對復合材料電導率的影響。并將其作為導電添加劑與硅丙乳液復合，制備了水性硅丙抗靜電涂料，研究了導電復合材料用量對硅丙涂層電導率和物理機械性能的影響，同時研究了涂料中分散劑和導電粒子的粒徑對涂層的穩(wěn)定性和導電性的影響。并用XRD、TG、FT-IR和SEM表征了聚吡咯納

2、米復合材料和硅丙抗靜電涂層。主要研究內容及成果包括： 第一，以十二烷基二甲基芐基氯化銨(DDAC)、十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)和十六烷基溴代吡啶(CPB)為插層劑，對蒙脫土(MMT)進行有機插層改性，分別制備了OMMT-D、OMMT-O和OMMT-C。FT-IR分析結果表明，在OMMT-D、OMMT-O和OMMT-C的譜圖中出現(xiàn)了C-H吸收峰，說明三種改性劑對蒙脫土的改性都是成功的。XRD結果表明，蒙脫土的層間距由1.23

3、nm分別增加到OMMT-D、OMMT-O、OMMT-C的2.19nm、2.39nm和2.33nm。 第二，以對甲苯磺酸鈉(TSANa)為摻雜劑，三氯化鐵(FeCl3)為氧化劑，使進入有機蒙脫土層間的吡咯發(fā)生氧化聚合，制備了具有良好導電性的聚吡咯/蒙脫土納米復合材料。當FeCl3與Py的摩爾比為2.14，Py與有機蒙脫土的質量比為0.24，TSANa的濃度為0.023g.ml-1，在20℃反應6h時得到的PPy/OMMT-D、PP

4、y/OMMT-O和PPy/OMMT-C復合材料的電導率分別可以達到2.57S.cm-1、3.07S.cm-1和4.75S.cm-1。XRD結果表明，吡咯單體在有機蒙脫土的層間氧化聚合反應，可以再進一步增加蒙脫土的層間距。在PPy/OMMT-D、PPy/OMMT-O和PPy/OMMT-C的譜圖中1089cm-1處表示蒙脫土垂直層的Si-O伸縮振動峰減弱，PPy在3551cm-1處表示N-H伸縮振動的吸收峰在復合材料中發(fā)生位移而且減弱。TG

5、結果表明：PPy/OMMT-D和PPy/OMMT-O復合材料中PPy的開始失重溫度比純的PPy分別提高了30℃和20℃，說明復合材料中聚吡咯的耐熱性比純聚吡咯的高。 第三，采用PPy/OMMT-D、PPy/OMMT-O和PPy/OMMT-C作為導電添加劑添加到硅丙(SCAR)乳液中，制備了水性硅丙抗靜電涂料SCAR-PPy/OMMT-D、SCAR-PPy/OMMT-O和SCAR-PPy/OMMT-C。結果發(fā)現(xiàn)：SCAR的電導率是

6、10-12S.cm-1；當導電填料添加量為3％時，SCAR-PPy/OMMT-D、SCAR-PPy/OMMT-O和SCAR-PPy/OMMT-C的電導率達到了10-9S.cm-1、10-10S.cm-1和10-6S.cm-1。當導電填料的含量小于9％時，涂層可以獲得較好的物理機械性能。SEM結果顯示三種導電填料都可以較好的分散在硅丙樹脂中。加入分散劑對涂層的電導率和穩(wěn)定性起到良好的作用。TG結果顯示：SCAR-PPy/OMMT-D、SC