專利名稱：超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種導電聚苯胺的制備方法。
技術背景實驗發(fā)現(xiàn)，導電聚苯胺的結構和物理化學性質強烈地依賴于合成方法和反 應條件。目前，導電聚苯胺的大量制備主要靠化學氧化法，并通常采用單體的 乳液聚合。存在乳化效果不佳，產物顆粒較大，電導率較低的缺點。為提高產 物電導率，可以采用微乳液聚合法合成，但乳液配比難于控制，前處理耗時較 大，而且需要大量的乳化劑，反應后難以去除，增加了后處理工序的困難。為 了更便捷地得到電性能更好的導電聚苯胺，必須在乳液聚合的基礎上開發(fā)新的 合成工藝方法。發(fā)明內容本發(fā)明針對現(xiàn)有乳液聚合法制備導電聚苯胺存在的問題，提供一種超聲波 下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法。 采用的技術方案是超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，包括下述工藝步驟1、 分散乳化將0.02M的苯胺單體水溶液與十二烷基苯磺酸水溶液混合，十二烷基苯磺酸溶液濃度為苯胺單體溶液濃度的0.5 5，體積比為0.5 5。將兩者于三口燒瓶 中低速攪拌混合5 10min。將混合體系置于超聲場下，在攪拌的同時用超聲振蕩 處理0.2 8h。2、 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至0'C左右，在10 90min內 滴加含0.1 0.5M的過硫酸銨水溶液，所用體積為乳液體系體積的0.2~1。反應 20 120min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應4-10h。3、 終止反應向反應體系中加入10 50mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳。將整個 體系在分液漏斗中靜置12 24h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降。4、 后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22pm濾膜抽濾，并用占反應體系體積1 5倍的蒸餾水分兩次沖洗。將得到的濾層自然干燥，以10 100mL分析純丙酮浸泡12-48h。 再在40 8(TC下烘干，研磨粉碎，過篩。超聲能夠有效地分散乳膠粒，促進反應體系形成穩(wěn)定乳液。本發(fā)明在傳統(tǒng) 苯胺乳液聚合過程中加入超聲場，使整個體系受到超聲波的振蕩效應影響，得 到電導率更高的導電聚苯胺。本發(fā)明用在合成導電聚苯胺中的有益效果是，在乳液形成階段利用超聲提 高乳化效果，降低乳化劑的用量。在聚合反應開始階段利用超聲產生大量聚合 反應活化中心，加速引發(fā)聚合，促進導電聚苯胺顆粒的細化，進而提高產物電 導率。
具體實施方式
實施例一超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，包括下述工藝歩驟1、 分散乳化將0.02M的苯胺單體(aniline, An)水溶液與十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid, DBSA)水溶液混合，DBSA溶液濃度為An溶液濃度的1 ， 體積比為2。將兩者于三口燒瓶中低速攪拌混合6min。將混合體系置于超聲場 下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理2h。2、 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至0。C左右，在l(K90min內 滴加含0J 0.5M的過硫酸銨(ammonium persulfate, APS)水溶液，所用體積為乳 液體系體積的0.4。反應40min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應15h。3、 終止反應向反應體系中加入20mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳。將整個體系 在分液漏斗中靜置16h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降。4、 后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22pm濾膜抽濾，并用占反應體系體積2倍的蒸餾 水分兩次沖洗。將得到的濾層自然干燥，以40mL分析純丙酮浸泡20h。再在50°C 下烘干，研磨粉碎，過篩。實施例二超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，包括下述工藝步驟 1、分散乳化將0.02M的苯胺單體(aniline, An)水溶液與十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid, DBSA)水溶液混合，DBSA溶液濃度為An溶液濃度的2，體積比為3。將兩者于三口燒瓶中低速攪拌混合7min。將混合體系置于超聲場 下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理4h。2、 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至O'C左右，在10 90min內 滴加含0.1~0.5M的過硫酸銨(ammonium persulfate, APS)水溶液，所用體積為乳 液體系體積的0.6。反應60min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應7h。3、 終止反應向反應體系中加入30mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳。將整個體系 在分液漏斗中靜置18h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降。4、 后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22pm濾膜抽濾，并用占反應體系體積3倍的蒸餾 水分兩次沖洗。將得到的濾層自然干燥，以60mL分析純丙酮浸泡30h。再在60°C 下烘干，研磨粉碎，過篩。實施例三超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，包括下述工藝步驟1、 分散乳化將0.02M的苯胺單體(aniline, An)水溶液與十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid, DBSA)水溶液混合，DBSA溶液濃度為An溶液濃度的3， 體積比為4。將兩者于三口燒瓶中低速攪拌混合8min。將混合體系置于超聲場 下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理6h。2、 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至O"C左右，在10 90min內 滴加含0.1 0.5M的過硫酸銨(ammonium persulfate, APS)水溶液，所用體積為乳 液體系體積的0.8。反應80min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應9h。3、 終止反應向反應體系中加入40mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳。將整個體系 在分液漏斗中靜置20h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降。4、 后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22pm濾膜抽濾，并用占反應體系體積4倍的蒸餾 水分兩次沖洗。將得到的濾層自然干燥，以80mL分析純丙酮浸泡40h。再在70°C 下烘干，研磨粉碎，過篩。
權利要求
1. 超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，其特征在于包括下述工藝步驟1)分散乳化將0.02M的苯胺單體水溶液與十二烷基苯磺酸水溶液混合，十二烷基苯磺酸溶液濃度為苯胺單體溶液濃度的0.5～5，體積比為0.5～5；將兩者于三口燒瓶中低速攪拌混合5～10min；將混合體系置于超聲場下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理0.2～8h；2)引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至0℃左右，在10～90min內滴加含0.1～0.5M的過硫酸銨水溶液，所用體積為乳液體系體積的0.2～1；反應20～120min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應4-10h；3)終止反應向反應體系中加入10～50mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳；將整個體系在分液漏斗中靜置12～24h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降；4)后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22μm濾膜抽濾，并用占反應體系體積1～5倍的蒸餾水分兩次沖洗；將得到的濾層自然干燥，以10～100mL分析純丙酮浸泡12～48h；再在40～80℃下烘干，研磨粉碎，過篩。
2、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，其 特征在于包括下述工藝步驟1) 分散乳化將0.02M的苯胺單體(aniline, An)水溶液與十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid, DBSA)水溶液混合，DBSA溶液濃度為An溶液濃度的1， 體積比為2;將兩者于三口燒瓶中低速攪拌混合6min;將混合體系置于超聲場 下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理2h;2) 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至0"C左右，在10 90min內 滴加含0.1 0.5M的過硫酸銨(ammonium persulfate, APS)水溶液，所用體積為乳 液體系體積的0.4;反應40min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應15h;3) 終止反應向反應體系中加入20mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳；將整個體系在分液漏斗中靜置16h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降； 4)后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22,濾膜抽濾，并用占反應體系體積2倍的蒸餾 水分兩次沖洗;將得到的濾層自然干燥，以40mL分析純丙酮浸泡20h;再在50°C 下烘干，研磨粉碎，過篩。
3、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，其 特征在于包括下述工藝歩驟1 )分散乳化將0.02M的苯胺單體(aniline, An)水溶液與十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid, DBSA)水溶液混合，DBS A溶液濃度為An溶液濃度的2， 體積比為3;將兩者于三口燒瓶中低速攪袢混合7min;將混合體系置于超聲場 下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理4h;2) 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至0"C左右，在10 90min內 滴加含0.1~0.5M的過硫酸銨(ammonium persulfate, APS)水溶液，所用體積為乳 液體系體積的0.6;反應60min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應7h;3) 終止反應向反應體系中加入30mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳；將整個體系 在分液漏斗中靜置18h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降；4) 后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22pm濾膜抽濾，并用占反應體系體積3倍的蒸餾 水分兩次沖洗;將得到的濾層自然干燥，以60mL分析純丙酮浸泡30h;再在60°C 下烘干，研磨粉碎，過篩。
4、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，其 特征在于包括下述工藝步驟1) 分散乳化將0.02M的苯胺單體(aniline, An)水溶液與十二烷基苯磺酸(dodecyl benzene sulfonic acid, DBSA)水溶液混合，DBSA溶液濃度為An溶液濃度的3， 體積比為4;將兩者于三口燒瓶中低速攪拌混合8min;將混合體系置于超聲場 下，在攪拌的同時用超聲振蕩處理6h;2) 引發(fā)聚合在超聲環(huán)境中加入冰水浴，待反應體系溫度降至Ot:左右，在l(K90min內 滴加含0.1~0.5M的過硫酸銨(ammonium persulfate, APS)水溶液，所用體積為乳液體系體積的0.8;反應80min后停止超聲，保持冰水浴，繼續(xù)反應9h;3) 終止反應向反應體系中加入40mL分析純丙酮，稍加攪拌，使體系破乳；將整個體系 在分液漏斗中靜置20h，使導電聚苯胺顆粒充分團聚沉降；4) 后期處理將沉降的導電聚苯胺經0.22pm濾膜抽濾，并用占反應體系體積4倍的蒸餾 水分兩次沖洗;將得到的濾層自然干燥，以80mL分析純丙酮浸泡40h，再在70°C 下烘干，研磨粉碎，過篩。
全文摘要
超聲波下乳液聚合法制備導電聚苯胺的方法，工藝步驟包括分散乳化、引發(fā)聚合、終止反應、后期處理。超聲能夠有效地分散乳膠粒，促進反應體系形成穩(wěn)定乳液。本發(fā)明在傳統(tǒng)苯胺乳液聚合過程中加入超聲場，使整個體系受到超聲波的振蕩效應影響，得到電導率更高的導電聚苯胺。本發(fā)明用在合成導電聚苯胺中的有益效果是，在乳液形成階段利用超聲提高乳化效果，降低乳化劑的用量。在聚合反應開始階段利用超聲產生大量聚合反應活化中心，加速引發(fā)聚合，促進導電聚苯胺顆粒的細化，進而提高產物電導率。
文檔編號C08G73/02GK101280058SQ20081001137
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權日2008年5月12日
發(fā)明者昕 佟, 俊 姚, 文 孔, 罡 張, 王一凡 申請人:沈陽理工大學