[发明专利]一种凹土复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种一种凹土复合纳米材料，其是按照以下方法制备而成：以凹土为原料制成纳米棒晶凹土，将纳米棒晶凹土与聚丙烯腈混合反应制成纳米棒晶凹土‑石墨烯复合物，再在纳米棒晶凹土‑石墨烯复合物的表面负载氧化锌得到改性复合物，最后将改性复合物与α‑萘胺单体、3‑（4‑氟苯基）噻吩单体聚合反应，即得所述的凹土复合纳米材料。该复合纳米材料具有良好的导电性，可作为导电填料用于导电涂料的制备。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种用作导电填料的凹土复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

导电涂料具有消除静电和电磁屏蔽性能，由成膜物质、导电填料、溶剂和助剂所组成。导电涂料主要分为添加型导电涂料和非添加型导电涂料两种，其中添加型导电涂料占主导地位，然而添加型导电涂料也存在一些问题，只要是导电涂料成膜后表面粗糙、力学性能不佳，尤其在金属表面附着力较差，且现有导电涂料的电阻率较大，导致其导电性能不佳，大大限制其应用范围。

目前，常用的导电填料包括金属系粉体、碳系粉体。虽然各种金属粉体导电性强，但除银粉外，铝、镍、铜等粉末易氧化，耐腐蚀性差，而银粉价格较高。另外，金属粉末一般比重大易沉底结块，因此分散性不好。碳系导电粉体虽然导电性较好，稳定性也不错，但较难均匀分散，尤其制品颜色呈黑色而不被人们喜爱。

导电填料应当满足以下几点要求：1、分散性好，以免影响漆膜性能；2、添加量应适当，以免带来成本较高、涂层较厚、附着力差等问题，进而影响工业化应用。

凹土是凹凸棒土的简称，也称凹凸棒石或坡缕石，是一种天然的一维纳米黏土矿物，在我国储量丰富，价格低廉，倘若将其用于导电涂料的制备，必然可以大大提高凹土的附加值。

专利CN102174284B公开了一种水基凹凸棒导电涂料，其是由膏状凹凸棒石粘土、纯丙乳液、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料、聚乙二醇、丙二醇丁醚、乙二醇、聚氧丙烯甘油醚和去离子水组成，其中的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料是以凹凸棒土和苯胺为原料，经聚合制成，导电性一般。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种凹土复合纳米材料，该凹土复合纳米材料具有良好的导电性，可作为导电填料用于导电涂料的制备。本发明的另一目的在于提供该凹土复合纳米材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种凹土复合纳米材料，其是按照以下方法制备而成：以凹土为原料制成纳米棒晶凹土，将纳米棒晶凹土与聚丙烯腈混合反应制成纳米棒晶凹土-石墨烯复合物，再在纳米棒晶凹土-石墨烯复合物的表面负载氧化锌得到改性复合物，最后将改性复合物与α-萘胺单体、3-（4-氟苯基）噻吩单体聚合反应，即得所述的凹土复合纳米材料。

本发明的进一步改进方案为：

一种凹土复合纳米材料的制备方法，具体制备步骤如下：

制备纳米棒晶凹土：将凹土加入水中，对辊挤压，然后转移至带有快速泄压装置的耐压密闭容器中，密闭加热保温，保温后快速泄压至常压，摊开后自然风干，即得所述的纳米棒晶凹土；

制备纳米棒晶凹土-石墨烯复合物：加热搅拌液态聚丙烯腈使之部分环化，部分环化后继续加热搅拌使之热氧化，热氧化后趁热加入纳米棒晶凹土，搅拌混匀，在惰性气体保护下，煅烧即得所述的纳米棒晶凹土-石墨烯复合物；

制备改性复合物：将纳米棒晶凹土-石墨烯复合物超声波分散于焦磷酸钠溶液中，得到分散液；将分散液加热至42～45℃，接着边搅拌边向分散液中滴加硫酸锌水溶液，同时滴加稀氨水，稀氨水的滴加量以控制体系pH=9～10为目的，硫酸锌水溶液滴加完毕后调节pH=4～5，静置40～50分钟，后处理，即得所述的改性复合物；