一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法与流程

本发明涉及抗静电乳液，具体为一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法。

背景技术：

1、丙烯酸树脂是由丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的树脂，在制备时通过选用不同的共聚单体、不同的配方及生产工艺，可以制得不同类型的聚丙烯酸树脂，从而满足实际生产生活中的不同用途及功能。丙烯酸乳液广泛应用于涂料市场及胶黏剂市场，如汽车喷漆，电子行业用胶黏剂。随着工业生产的进步，市场对于丙烯酸树脂的抗静电性能提出了更高的要求，现有的聚丙烯酸乳液材料已不能满足目前消费电子和汽车喷漆等行业生产的需求。

2、碳纳米管的力学、电学、光学、热学等方面的优良性质使其在材料、电池、电子器件、光学器件、传感、催化、生物医学等众多领域都是目前研究的热点。但在碳纳米管的实际应用中还存在一些问题，如碳纳米管本身具有一些缺陷，普通方法制备的碳纳米管纯度不高均匀性较差，纯化后仍含有无定形炭颗粒、金属催化剂颗粒、富勒碳等杂质，且由于碳纳米管本身分子之间存在较强的相互作用，因此其溶解性和分散性较差，容易产生团聚等。这些问题都会对碳纳米管的应用产生一定的影响，为解决这些问题，需要对碳纳米管进行改性或修饰。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，包括以下制备步骤：

3、(1)将21~35份氧化钇装入真空度为-0.08mpa的真空熔炼坩埚，并将32~46份铁氧化物熔融制得熔液，坩埚装入炉内，当环境温度达到650~700℃时，以雾化介质氩气，雾化压力3.0~4.0mpa，雾化流量24~28m³/min，雾化喷涂熔液，制得复合纳米颗粒；

4、(2)在流量为250~350sccm的氩气气氛下，将复合纳米颗粒均匀铺洒在石英舟表面，置于加热区，升温至1000~1100℃，将氩气换为一氧化碳气体，生长30~50min后换回氩气，冷却至25℃后取出，得粗品，纯化，制得单壁碳纳米管；

5、(3)将2~6份4-氯-1-(2-噻吩基)丁酮溶于20~60份冰醋酸，在冰水浴冷却下，以1滴/s的速率加入4~12份n-溴代琥珀酰亚胺，以120rpm避光搅拌12h，加入25~65份2mol/l的naoh水溶液，萃取、浓缩，制得溴化4-氯-1-(2-噻吩基)丁酮；

6、(4)在氮气气氛下，将10~16份溴化4-氯-1-(2-噻吩基)丁酮、12~20份三苯基膦、80~128份n-二甲基甲酰胺混合均匀，于110~130℃、100rpm反应48~72h，冷却至25℃，过滤取固体，用乙酸乙酯洗涤3次，于40~50℃烘箱内干燥10~16h，制得复合剂；

7、(5)将11~17份9-溴三蝶烯、88~136份四氢呋喃混合均匀，降温至0℃，加入1份反应剂，在80rpm搅拌10~20min，以2滴/s的速率滴加8~14份复合剂，反应4~6h，随后升温至25℃反应8~12h，得反应液，结晶，制得改性抗静电剂；

8、(6)将7~15份改性抗静电剂、14~30份单壁碳纳米管、20~40份二甲基亚砜混合均匀，在50khz超声20~30min，制得改性单壁碳纳米管溶液；

9、(7)将10~25份改性单壁碳纳米管溶液、30~70份丙烯酸酯浆料、0.2~0.6份消泡剂、45~105份去离子水加入均质乳化设备中高速乳化，制得单壁碳纳米管抗静电乳液。

10、进一步的，步骤（1）所述铁氧化物为氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁中的任意一种。

11、进一步的，步骤（2）所述一氧化碳气体的流量为320~380sccm。

12、进一步的，步骤（2）所述纯化步骤为将1份粗品置于容器内，以2滴/s的速率滴加4mol/l的盐酸溶液至ph为6~7，过滤取固体，用去离子水洗涤3次，于45~55℃烘箱内干燥8~16h。

13、进一步的，步骤（3）所述萃取步骤为用40~100份二氯甲烷萃取，重复三次；所述浓缩为取二氯甲烷相于-0.06mpa、30℃下浓缩2~4h。

14、进一步的，步骤（5）所述反应剂包括0.8~1.4份双(1,5-环辛二烯)镍、14~20份锌粉、0.9~1.5份4,4-二叔丁基-2,2-联吡啶。

15、进一步的，步骤（5）所述结晶步骤为将1份反应液加入140~210份甲醇中搅拌30~40min，过滤取固体，用甲醇洗涤3次，于40~50℃烘箱内干燥10~16h。

16、进一步的，步骤（7）所述丙烯酸酯浆料型号为dh-a03。

17、进一步的，步骤（7）所述消泡剂为afe-1410、densipol pa 240、emultrol dfmafo3中的任意一种。

18、进一步的，步骤（7）所述高速乳化的温度为40℃、转速为2000rpm。

19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

20、本发明先利用真空紧耦合感应熔炉将铁氧化物以喷雾形式与氧化钇结合，形成表面光滑的球形复合纳米颗粒，具有较高的比表面积，能够加速推进碳原子的石墨化，减少反应时间，同时，其光滑的表面不易粘附在碳纳米管上，避免纯化时过度氧化，间接增加使用寿命，并且可以减少电子在运动时被杂质堵塞的现象，从而增强碳纳米管的导电性及稳定性，提高抗静电效果；然后以复合纳米颗粒为催化剂、通过化学气相沉积法制备单壁碳纳米管，在铁氧化物与单壁碳纳米管边缘的相互作用下，降低裂解过程反应活化能，提高反应速率，减少碳前驱体在气相中的热分解，提高碳纳米管纯度，辅助氧化钇，削弱元素组成对单壁碳纳米管手性的影响，减小纳米管直径，增大碳纳米管的表面积，从而提高热传导系数，增强热稳定性；最后通过改性抗静电剂与单壁碳纳米管的相互作用，附着在单壁碳纳米管表面进行非共价修饰，并制成乳液，以实现耐热、抗静电、抗菌、高耐久的效果。

21、其中，改性抗静电剂是先将4-氯-1-(2-噻吩基)丁酮溴化，为后续偶联结合提供反应位点；然后通过三苯基膦使其氯代侧链变为季磷盐结构，在实现抗菌效果的同时，能够减少表面的静电积累，在此基础上，降低乳液的表面张力，使乳液与其他物体接触更加牢固，从而提高耐久性；再通过催化剂将复合剂与9-溴三蝶烯反应结合，其刚性支架结构可以有效抑制相邻分子间的π-π分子堆叠，减少分子间的堆积络合，显著提高整体热稳定性与分散性，并且多苯环的引入能够进一步增强乳液整体热稳定性，配合噻吩中的吡咯烷环和硫原子，具有较强的导电性，可以在静电场中吸收和传递电荷，减少静电的累积效应，从而达到抗静电的效果。

技术特征：

1.一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述铁氧化物为氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述一氧化碳气体的流量为320~380sccm。

4.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述纯化步骤为将1份粗品置于容器内，以2滴/s的速率滴加4mol/l的盐酸溶液至ph为6~7，过滤取固体，用去离子水洗涤3次，于45~55℃烘箱内干燥8~16h。

5.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述萃取步骤为用40~100份二氯甲烷萃取，重复三次；所述浓缩为取二氯甲烷相于-0.06mpa、30℃下浓缩2~4h。

6.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述反应剂包括0.8~1.4份双(1,5-环辛二烯)镍、14~20份锌粉、0.9~1.5份4,4-二叔丁基-2,2-联吡啶。

7.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述结晶步骤为将1份反应液加入140~210份甲醇中搅拌30~40min，过滤取固体，用甲醇洗涤3次，于40~50℃烘箱内干燥10~16h。

8.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述丙烯酸酯浆料型号为dh-a03。

9.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述消泡剂为afe-1410、densipol pa 240、emultrol dfm afo3中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述高速乳化的温度为40℃、转速为2000rpm。

技术总结本发明公开了一种单壁碳纳米抗静电乳液的制备方法，涉及抗静电乳液技术领域。本发明先利用真空紧耦合感应熔炉将铁氧化物与氧化钇形成光滑球形纳米颗粒，延长使用寿命，提高抗静电效果；然后以纳米颗粒为催化剂、化学气相沉积法制备单壁碳纳米管，增强热稳定性；最后与改性抗静电剂相互作用，并制成乳液。其中，改性抗静电剂先将4‑氯‑1‑(2‑噻吩基)丁酮溴化，为后续偶联结合提供反应位点；然后通过三苯基膦使氯代侧链变为季磷盐结构，实现抗菌、抗静电、高耐久效果；再与9‑溴三蝶烯反应结合，显著提高整体热稳定性与分散性，并引入多苯环进一步增强热稳定性，配合噻吩的吡咯烷环和硫原子，达到抗静电的效果。技术研发人员：宋玉,吴晓路,刘海浪受保护的技术使用者：浙江纳科纳米新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21