一种含有PEDOT/PSS和石墨烯的PET基静电耗散聚酯母粒的制备方法

一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法
技术领域
1.本发明属于导电高分子功能材料领域，具体涉及一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法。


背景技术：

2.聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)作为世界五大工程塑料之一，其广泛应用于纺织纤维、薄膜、食品包装、电子、汽车等工程塑料工业领域。pet由对苯二甲酸(pta)与乙二醇(eg)酯化缩聚而成，属于结晶型饱和聚酯，其分子结构完整，易结晶，受温度影响小，标准环境下吸湿率仅为0.4％，且具有电绝缘性，表面电阻率高达10
14
ω/sq。但是pet在生产或使用过程中容易积聚静电，静电容易产生静电伤害，例如引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰，容易击穿集成电路或精密的电子元件，在胶片或塑料工业中会使得胶片或薄膜收卷不齐等等。为了减小和消除静电带来的危害，一般会对pet进行改性，使得pet具有一定的导电性能，达到静电耗散的效果。因此，关于具有防静电pet包材的研究也是迅猛增长。
3.现有技术中，一般通过以下方法对pet进行改性：(1)pet表面涂刷导电涂层；(2)添加抗静电剂；(3)进行表面改性原位聚合导电高分子。在pet表面进行涂层的工序复杂，需要将pet制备成型后再次进行涂层，且在使用过程中涂层容易划蹭掉落而失去静电耗散性能；添加抗静电剂容易雾化pet本体而使得透明度严重降低，其次是会迁移到表面而逐渐失去静电耗散性能；表面改性聚合导电高分子，工序复杂，需要将pet成型以后的表面进行溶胀，然后再原位聚合上导电高分子，再洗去溶剂和未反应成分。
4.聚(3，4-乙撑二氧噻吩)掺杂聚(4-苯乙烯磺酸)的pedot/pss是近年来研究最多的一种导电高分子。pedot/pss的一级结构为pedot和pss的单体单元的序列，次级结构为它们之间通过静电作用形成的聚离子复合物，三级结构为聚离子复合物分散在水中作为胶体粒子，疏水pedot分子聚集形成物理交联在亲水的pss链之间。pedot/pss胶体凝胶颗粒其导电掺杂状态非常稳定，具有优异的可塑性，电磁性能，电化学稳定性，良好的透光性。pedot/pss目前通常作为抗静电涂料涂覆在pet上，但是在pet上形成的抗静电涂层普遍存在耐溶剂擦拭能力差，固化时间长，不利于大规模生产。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，该制备方法通过直接在pet的制备过程中掺入pedot/pss和石墨烯，使得制备得到的pet基聚酯母粒具有较低的表面电阻。
6.本发明是由以下技术方案得到：
7.一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，其包括以下步骤：
8.s1：将定量的对苯二甲酸、乙二醇加入到反应釜中进行酯化反应；
9.s2：在反应釜中投入peg、pedot/pss和石墨烯进行缩聚反应；
10.s3：反应完成后冷却出料，得到pet基聚酯母粒。
11.本发明通过在pet的聚合阶段嵌入peg，使pet中具有较长的peg链段而具有较好的亲水性，能够吸附空气中的水形成水分子层，再利用pss中离子迁移而形成初始导电层，同时还可以通过pedot的离域大π键和石墨烯进行电荷传递，在双重导电之下，制备得到的pet基聚酯母粒在较低湿度下，也就是表面水分子层难以形成或者形成很少的情况下，仍然具有稳定的静电耗散性能，其表面电阻可降低到10
7-108ω
·
m。
12.进一步地，步骤s2中，peg的投入量为对苯二甲酸的1％～40％，pedot/pss的投入量为对苯二甲酸的0.001％～10％；石墨烯投入量为对苯二甲酸的0.001％～10％。
13.进一步地，步骤s1中，对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1～1:10。
14.进一步地，步骤s1中，酯化反应的反应温度控制在80℃～400℃，反应压力为100～500kpa，反应时间为1～7h。
15.进一步地，步骤s1中，在酯化反应中，反应釜充入氮气进行保护。
16.进一步地，步骤s2中，缩聚反应在真空下进行，反应温度控制在100℃～400℃，反应时间为1～7h。
17.进一步地，步骤s2中，peg的相对分子质量为600-12000。
附图说明
18.图1为实施例1的聚酯母粒与对比例的聚酯母粒的红外光谱对比图。
具体实施方式
19.为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明不仅限于下面的实施例，本发明的保护范围不限于此。
20.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可方便获得。
21.本发明实施例和对比例使用的原料如下：
[0022][0023]
实施例1
[0024]
本实施例提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
s1：将800gpta和418geg(摩尔比为1:1.4)加入到反应釜中进行酯化反应，反应釜
中充入氮气保护，温度控制在190℃，在360
±
40kpa下反应3h。
[0026]
s2：在反应釜内投入120gpeg6000(占pta质量的15％)进行缩聚反应，再加入0.05gpedot/pss和0.05g石墨烯进行反应，反应釜内保持低于100pa的真空状态，反应温度控制在260℃，反应3h。
[0027]
s3：将反应釜冷却后出料即可得到pet基聚酯母料。
[0028]
本实施例制备得到的聚酯母粒呈略带暗蓝色透明状，表面电阻为1.3
×
107ω
·
m，tg为77.35℃；熔点，245.78℃；分解温度为429.73℃。
[0029]
实施例2
[0030]
本实施例提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0031]
s1：将800gpta和418geg加入到反应釜中进行酯化反应，反应釜中充入氮气保护，温度控制在190℃，在360
±
40kpa下反应3h。
[0032]
s2：在反应釜内投入120gpeg6000(占pta质量的15％)进行缩聚反应，再加入0.01gpedot/pss和0.01g石墨烯进行反应，反应釜内保持低于100pa的真空状态，反应温度上升至260℃，反应3h。
[0033]
s3：将反应釜冷却后出料即可得到pet基聚酯母料。
[0034]
本实施例制备得到的聚酯母粒呈略带暗蓝色透明状，表面电阻为6.5
×
108ω
·
m；tg为76.79℃；熔点，246.74℃；分解温度为424.59℃。
[0035]
实施例3
[0036]
本实施例提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0037]
s1：将800gpta和418geg加入到反应釜中进行酯化反应，反应釜中充入氮气保护，温度控制在190℃，在360
±
40kpa下反应3h。
[0038]
s2：在反应釜内投入120gpeg600进行缩聚反应，再加入0.001gpedot/pss和0.001g石墨烯进行反应，反应釜内保持低于100pa的真空状态，反应温度上升至260℃，反应3h
[0039]
s3：将反应釜冷却后出料即可得到pet基聚酯母料。
[0040]
本实施例制备得到的聚酯母粒呈略带暗蓝色透明状，表面电阻为3
×
109ω
·
m；tg为72.96℃；熔点，238.54℃；分解温度为423.82℃。
[0041]
实施例4
[0042]
本实施例提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
s1：将800gpta和418geg加入到反应釜中进行酯化反应，反应釜中充入氮气保护，温度控制在190℃，在360
±
40kpa下反应3h。
[0044]
s2：在反应釜内投入120gpeg8000进行缩聚反应，再加入8gpedot/pss和8g石墨烯进行反应，反应釜内保持低于100pa的真空状态，反应温度上升至260℃，反应3h。
[0045]
s3：将反应釜冷却后出料即可得到pet基聚酯母料。
[0046]
本实施例制备得到的聚酯母粒呈略带暗蓝色透明状，表面电阻为3.2
×
109ω
·
m；tg为76.54℃；熔点，246.78℃；分解温度为425.66℃。
[0047]
实施例5
[0048]
本实施例提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0049]
s1：将800gpta和418geg加入到反应釜中进行酯化反应，反应釜中充入氮气保护，温度控制在190℃，在360
±
40kpa下反应3h。
[0050]
s2：在反应釜内投入120gpeg12000进行缩聚反应，再加入0.01gpedot/pss和0.01g石墨烯进行反应，反应釜内保持低于100pa的真空状态，反应温度上升至260℃，反应3h。
[0051]
s3：将反应釜冷却后出料即可得到pet基聚酯母料。
[0052]
本实施例制备得到的聚酯母粒呈略带暗蓝色透明状，表面电阻为1.8
×
109ω
·
m；tg为76.98℃；熔点，247.12℃；分解温度为424.34℃。
[0053]
实施例6
[0054]
本实施例提供一种含有pedot/pss和石墨烯的pet基静电耗散聚酯母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0055]
s1：将800gpta和418geg加入到反应釜中进行酯化反应，反应釜中充入氮气保护，温度控制在190℃，在360
±
40kpa下反应3h。
[0056]
s2：在反应釜内投入120gpeg12000进行缩聚反应，再加入0.1gpedot/pss和0.1g石墨烯进行反应，反应釜内保持低于100pa的真空状态，反应温度上升至260℃，反应3h。
[0057]
s3：将反应釜冷却后出料即可得到pet基聚酯母料。
[0058]
本实施例制备得到的聚酯母粒呈略带暗蓝色透明状，表面电阻为1
×
109ω
·
m；tg为77.11℃；熔点，244.89℃；分解温度为429.02℃。。
[0059]
试验过程中还配置了pta和eg摩尔比为1:1、1:2、1:8的实施例，并且同时掺入0.05gpedot/pss和0.05g石墨烯，制备工艺与实施例1相同，制备得到的聚酯母粒均呈略带暗蓝色透明状，测试各表面电阻分别为1.5
×
108ω
·
m、5.6
×
108ω
·
m、2.3
×
108ω
·
m。
[0060]
另外，将同等比例的pta和eg投入反应釜进行酯化和缩聚反应，制备得到的聚酯母料作为对比例，并测量其表面电阻为7.6
×
10
12
ω
·
m。
[0061]
图1为实施例1制备得到的聚酯母料与对比例制备得到聚酯母料的红外光谱图，从图中可以看出，相比于未掺入pedot/pss的对比例制备得到的聚酯母粒，实施例1的聚酯母粒检测到噻吩环骨架振动吸收峰，即说明在实施例1的聚酯母粒的制备过程中，成功将pedot加入到pet聚酯中。
[0062]
从上述实施例和对比例可知，在聚酯母粒制备过程中嵌入peg、pedot/pss和石墨烯可有效改善聚酯母粒的抗静电性，制备得到的聚酯母粒具有较好的静电耗散性能，表面电阻有明显的降低，且具有较好的热稳定性，其中实施例1的效果最好，为发明的最佳实施例。
[0063]
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限定本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，应当包含在本发明的保护范围内。