[发明专利]一种高导电性复合特种纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导电性复合特种纸的制备方法。以聚乙烯醇为基质，分别基于亲核取代反应机理或化学接枝改性法，使用环氧基单体和钛酸酯偶联剂对聚乙烯醇分子进行有机修饰，得到了改性聚乙烯醇分散液。然后以苯胺单体为原料，采用质子酸或有机酸掺杂，过硫化物为氧化剂，采用接枝聚合的方法使苯胺单体在改性聚乙烯醇表面接枝聚合，制备了水基聚苯胺接枝改性聚乙烯醇复合导电分散液。以其为表面涂布剂，在纸张表面涂布即可制得高导电性的复合特种纸。整个制备过程中采用水为溶剂，未加入任何有机溶剂，经济环保。本发明的高导电性复合特种纸具有优良的导电性、导电稳定性及力学性能，可用于抗静电、电磁屏蔽等领域。

技术领域

本发明涉及一种高性能特种纸的制备方法，特别涉及一种高导电性复合特种纸的制备方法。

背景技术

电子信息时代的到来为世界带来了便捷，但同时亦使周围环境到处充斥着静电荷和电磁波。静电荷的积累和释放、电磁波的干扰均会直接或间接地对电子设备造成破坏。因此，电子设备的生产、储存及运行中需使用抗静电及抗电磁屏蔽材料。以纤维为模板制备本征导电聚合物(ICP)/纤维复合导电材料由于其优良的稳定性和加工性得到密切的关注，但主要集中于碳纤维、石墨纤维、聚氨酯和聚酰胺纤维等无机和聚合物纤维的研究。与无机纤维和聚合物纤维相比，天然纤维素纤维来源更为简单广泛，加之其可持续发展性、环境友好性和生物降解性等多种功能，而具备较强的市场竞争力；同时可减少对可耗竭石油资源的依赖性。且由于其多孔和表面富含羟基等功能性基团的特性，更有利于导电聚合物在其表面的高效吸附和沉积。目前，对ICP改性天然纤维的研究亦日益广泛，主要有电化学镀法、气相聚合法和导电聚合物/纸浆纤维原位吸附聚合法。前2种方法价格昂贵，且所制得导电聚合物产率严重受限于电极的面积，且氧化剂难以回收，存在很大的应用局限性；原位吸附聚合法工艺相对简单，所制得导电纤维素纤维可直接通过传统的造纸工艺单独或与原纤维素纤维复配制得系列导电(包装)纸，但导电纸的力学性能由于酸解急剧下降。

聚苯胺是一种无毒、原料易得、稳定性良好的导电高分子，是优良的本征型导电高分子材料，但由于聚苯胺分子链为刚性结构，并且分子链间相互强作用力会导致其难溶难融难加工，使其应用受到限制，所以人们尝试将其和其他易加工高分子结合，使其应用得到改善。聚乙烯醇(PVA)具有良好的化学稳定性、成膜性、韧性和粘结性能，是聚苯胺良好的基体之一。目前，所报道的聚乙烯醇/聚苯胺复合材料主要包含两种制备方法：物理共混法和原位聚合法，采用化学接枝共聚法制备的聚乙烯醇/聚苯胺复合材料几乎未见报道。

采用物理共混法所制备的聚乙烯醇/聚苯胺复合分散液不稳定，导电性较低，机械性、加工性较差。与物理共混法相比，采用原位聚合法制备的聚乙烯醇/聚苯胺复合材料的相容性和稳定性可得到有效改善，分散液可稳定放置15天左右。本发明首次采用化学接枝共聚法制备的聚苯胺接枝改性聚乙烯醇复合分散液，可稳定放置1年以上，当苯胺含量为40％时，电导率可达28.3S/cm，薄膜拉伸强度可增加一倍。通过在纸张表面涂布水基聚苯胺接枝改性聚乙烯醇复合导电分散液即可制得可降解的高导电性复合特种纸，复合材料电导率可依据需求进行可控调节，机械性加工性优良；并且在整个制备过程中以水为溶剂，无毒环保，具有良好的社会效益。

发明内容

本发明的目的是制备一种高导电性复合特种纸的制备方法。本发明通过在纸张表面涂布水基聚苯胺接枝改性聚乙烯醇复合导电分散液制得可降解的高导电性复合特种纸。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高导电性复合特种纸的制备方法，包括以下步骤：

1)在反应器中加入100份质量分数为10～20％的聚乙烯醇溶液和1～4份钛酸酯偶联剂，采用碱将pH值调节至碱性，充分反应，制得偶联剂改性聚乙烯醇溶液；