本發(fā)明涉及導(dǎo)電膜，具體來(lái)講是一種聚苯胺導(dǎo)電膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚合物一直被認(rèn)為是絕緣體,但是自從美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的化學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首次發(fā)現(xiàn)摻雜后的聚乙炔具有類(lèi)似金屬的導(dǎo)電性以后,人們對(duì)共轆聚合物的結(jié)構(gòu)和認(rèn)識(shí)不斷深入和提高,逐漸產(chǎn)生了導(dǎo)電高分子這門(mén)新興學(xué)科川。在隨后的研究中逐步發(fā)現(xiàn)了聚毗咯、聚對(duì)苯撐、聚苯硫醚、聚唆吩、聚對(duì)苯撐乙烯撐、聚苯胺等導(dǎo)電高分子。在眾多的導(dǎo)電高分子材料中,聚苯胺,簡(jiǎn)稱(chēng)由于原料便宜,合成簡(jiǎn)便,結(jié)構(gòu)多樣化、在空氣中穩(wěn)定以及特殊的摻雜機(jī)制,較高的電導(dǎo)和潛在的溶液、熔融加工可能性,易成膜且膜柔軟、堅(jiān)韌等優(yōu)點(diǎn),而成為導(dǎo)電高聚物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。上述聚苯胺的獨(dú)特的性能,使它在技術(shù)上顯示了極大的應(yīng)用前景?？赡娴碾娀瘜W(xué)活性、較高的室溫電導(dǎo)率、大的比表面積和穩(wěn)定性好等特點(diǎn),使它在二次電池上有重要的應(yīng)用言事實(shí)上,聚苯胺二次鈕扣電池的研制成功是導(dǎo)電高聚物在二次電池上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用最成功的例子。聚苯胺的電致變色效應(yīng)可作為很好的電致變色器。它將在軍事偽裝和節(jié)能涂料等方面有著誘人的前景。此外,聚苯胺在抗靜電、電磁屏蔽、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、印刷術(shù)等領(lǐng)域也具有極廣泛的應(yīng)用前景。但是由于聚苯胺鏈的強(qiáng)剛性和鏈間的強(qiáng)的相互作用使它的溶解性極差,相應(yīng)地可加工性也差,限制了它在技術(shù)上的廣泛應(yīng)用。因而,改善聚苯胺的可溶性和可加工性已成為國(guó)內(nèi)外研究者們非常關(guān)注的課題。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的努力,近幾年來(lái),聚苯胺的可溶性問(wèn)題已取得了很大的進(jìn)展。年,等發(fā)現(xiàn)中性聚苯胺可溶于一甲基毗咯烷酮伽中,在此溶液中可以將高聚物制成薄膜或紡絲。曹鋪等人用有機(jī)酸摻雜,使摻雜態(tài)溶解于一般有機(jī)溶劑中。目前,科學(xué)家通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾衍生物、接枝、共聚,摻雜誘導(dǎo)例如大尺寸對(duì)陰離子摻雜誘導(dǎo),乳液聚合和化學(xué)復(fù)合等方法獲得可溶性導(dǎo)電聚苯胺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種力學(xué)性能好，導(dǎo)電率高、使用壽命長(zhǎng)的聚苯胺導(dǎo)電膜，具體的方案如下：

本發(fā)明公開(kāi)了一種聚苯胺導(dǎo)電膜，其特征在于，所述的聚苯胺導(dǎo)電膜由聚苯胺接枝共聚物，所述的接枝共聚物的主鏈為聚乙烯基吡啶烷酮高分子鏈，所述的支鏈為含有苯胺重復(fù)單元的高分子鏈。

其中，所述的含有苯胺重復(fù)單元的高分子鏈的重復(fù)數(shù)位于10-1000。

聚苯胺導(dǎo)電膜的制備方法可以按照如下步驟：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，采用物理方法使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液；

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為0.1-10；

步驟C：將步驟B后的溶液采用物理方法進(jìn)行攪拌；

步驟D：向步驟C的混合物加入酸溶液，使得溶液的PH控制在5-6之間；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.01%-0.5%wt；

步驟F:在20℃-100℃下反應(yīng)1-40小時(shí)；

步驟E:將步驟F后的混合物進(jìn)行制膜，得到所述的聚苯胺導(dǎo)電膜。

其中，步驟C所述的物理方法可以為磁力攪拌1-10小時(shí)。

作為改進(jìn)，所述步驟A的有機(jī)溶劑為甲酰胺、三氟乙酸、DMSO、DMF、六甲基磷酸酰胺、甲醇、乙醇、乙酸、三氯乙烯、正丁醇、乙醚、正丁醚、四氯化碳、環(huán)己烷、己烷、丙酮，所述的溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為1g-100g/L。

作為改進(jìn)，所述步驟E的的制膜步驟如下：進(jìn)行靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為50℃-80 ℃，紡絲時(shí)間為2-10小時(shí)。

其中，所述的酸溶液為濃硫酸、濃鹽酸、硝酸、稀硫酸、稀鹽酸、有機(jī)酸的一種。

作為改進(jìn)，所述的引發(fā)劑為酰類(lèi)過(guò)氧化物引發(fā)劑、氫過(guò)氧化物、二烷基過(guò)氧化物、酯類(lèi)過(guò)氧化物、酮類(lèi)過(guò)氧化物的一種。

作為改進(jìn)，所述的酰類(lèi)過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化月桂酰的一種。

作為改進(jìn)，所述的步驟E包括步驟E-1,E-1具體步驟如下：

冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥。

本發(fā)明公開(kāi)的聚苯胺膜具有較好的導(dǎo)電性和力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

下面本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液，有機(jī)溶劑為甲酰胺，溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為1g/L

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為0.1；

步驟C：將步驟B后的溶液采用磁力攪拌10小時(shí)；

步驟D：向步驟C的混合物加入濃硫酸，使得溶液的PH控制在5之間；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.01%wt；

步驟F:在100℃下反應(yīng)1小時(shí)；

步驟E: 冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥，之后通過(guò)靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為80 ℃，紡絲時(shí)間為2小時(shí)。

實(shí)施例2：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液，有機(jī)溶劑為DMSO，溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為100g/L

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為3；

步驟C：將步驟B后的溶液采用磁力攪拌5小時(shí)；

步驟D：向步驟C的混合物加入濃鹽酸，使得溶液的PH控制在5之間；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.5%wt；

步驟F:在60℃下反應(yīng)20小時(shí)；

步驟E: 冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥，之后通過(guò)靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為60 ℃，紡絲時(shí)間為8小時(shí)。

實(shí)施例3：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液，有機(jī)溶劑為三氯乙烯，溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為30g/L

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為2；

步驟C：將步驟B后的溶液采用磁力攪拌4小時(shí)；

步驟D：向步驟C的混合物加入濃鹽酸，使得溶液的PH控制在6之間；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑過(guò)氧化月桂酰，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.01%wt；

步驟F:在40℃下反應(yīng)10小時(shí)；

步驟E: 冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥，之后通過(guò)靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為55 ℃，紡絲時(shí)間為3小時(shí)。

實(shí)施例4：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液，有機(jī)溶劑為DMSO，溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為30g/L

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為2；

步驟C：將步驟B后的溶液采用磁力攪拌4小時(shí)；

步驟D：向步驟C的混合物加入濃硫酸，使得溶液的PH控制在5之間；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑過(guò)氧化月桂酰，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.01%wt；

步驟F:在40℃下反應(yīng)10小時(shí)；

步驟E: 冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥，之后通過(guò)靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為50℃-80 ℃，紡絲時(shí)間為2-10小時(shí)。

實(shí)施例5：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液，有機(jī)溶劑為DMSO，溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為40g/L

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為4；

步驟C：將步驟B后的溶液采用磁力攪拌5小時(shí)；

步驟D：向步驟C的混合物加入硝酸，使得溶液的PH控制在5；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.5%wt；

步驟F:在30℃下反應(yīng)20小時(shí)；

步驟E: 冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥，之后通過(guò)靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為60 ℃，紡絲時(shí)間為3小時(shí)。

實(shí)施例6：

步驟A:將聚乙烯基吡啶烷酮和有機(jī)溶劑混合物，使得聚乙烯基吡啶烷酮完全溶解在有機(jī)溶劑當(dāng)中形成溶液，有機(jī)溶劑為乙醇，溶液中聚乙烯基吡啶烷酮的濃度為30g/L

步驟B：向步驟A后的溶液加入苯胺單體，苯胺單體的數(shù)量和聚乙烯基吡啶烷酮中的重復(fù)單元的比例為2；

步驟C：將步驟B后的溶液采用磁力攪拌8小時(shí)；

步驟D：向步驟C的混合物加入稀硫酸，使得溶液的PH控制在5-6之間；

步驟E:向步驟D后的溶液加入引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰，所述的引發(fā)劑為聚乙烯基吡啶烷酮的0.5%wt；

步驟F:在30℃下反應(yīng)10小時(shí)；

步驟E: 冷卻溶液，在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽使得溶液飽和，加入丙酮溶液，產(chǎn)生沉淀，提出沉淀，干燥，將沉淀溶于有機(jī)溶劑，抽濾出去無(wú)機(jī)鹽，用丙酮出去溶劑，制得聚合物，干燥，之后通過(guò)靜電紡絲進(jìn)行制膜，其中紡絲溫度為60 ℃，紡絲時(shí)間為5小時(shí)。

聚合物和膜的性能檢測(cè)如下：