專利名稱：一種高分子量導電聚苯胺材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子量本征態(tài)導電高分子材料的制備方法。更具體的說是涉及一種高分子量導電聚苯胺材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯胺是一類具有較長π電子共軛主鏈的導電高分子共軛聚合物，具有良好的電化學性能、電導率、穩(wěn)定性及庫侖效應(yīng)等，在電化學、材料學以及生物學領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其分子設(shè)計及聚合方法是高分子化學研究的熱點。聚苯胺的傳統(tǒng)合成方法有化學聚合法、電化學聚合法、模板合成法等。這些方法具有合成條件復(fù)雜且難以控制，分離提純等后處理過程繁瑣，產(chǎn)物分子量小、分子分布寬，結(jié)構(gòu)簡單且難溶于普通有機溶劑等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)導電聚苯胺制備方法的缺點，提供一種合成條件簡單易控、后處理工藝簡單、具有良好工業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用前景，產(chǎn)物具有高分子量、較好溶解性的導電聚苯胺的綠色制備新方法。技術(shù)方案如下一種高分子量導電聚苯胺材料的制備方法，包括以下步驟將對苯二胺與1，4_ 二氧六環(huán)-醋酸/醋酸鈉緩沖液有機互溶體系混合，并在Ν2氣氛，40°C水浴下攪拌至完全溶解；在緩慢加入 ^304磁性納米粒子和引發(fā)劑溶液后繼續(xù)反應(yīng)12h，待聚合產(chǎn)物沉淀出來后，抽濾，洗滌，重析，利用強磁體除去1^304磁性納米粒子，過濾懸液，將沉淀溶解于DMF， 緩慢滴加到無水乙醇中使聚合物析出，過濾，將沉淀真空干燥得到高分子量的本征態(tài)黑色產(chǎn)物導電聚苯胺。所述的方法，所述引發(fā)劑溶液為過氧化氫溶液所述的方法，所述!^304磁性納米粒子的合成方法為在63°C水浴、N2氣氛下將鐵鹽混合溶液加入到強堿溶液中，不斷攪拌反應(yīng)lh，即得粒徑IOnm的!^304磁性納米粒子，反應(yīng)結(jié)束后冷至室溫，在室溫下用超純水清洗，然后用無水乙醇洗滌若干次，直到!^304磁性納米粒子溶液呈中性，調(diào)整其濃度。所述的方法，所述鐵鹽混合溶液為FeS04與i^eC13的混合溶液，物質(zhì)的量比例為 0. 5 1。所述的方法，所述強堿溶液為NaOH溶液。所述的方法，所述洗滌具體做法為使用50%丙酮-水混合溶液洗滌沉淀2 3 次。所述的方法，所述重析具體做法為使用50%的四氫呋喃-水溶液對洗滌過的聚合產(chǎn)物進行重懸。所述的方法，所述緩慢滴加到無水乙醇中使聚合物析出無水乙醇，采用5 20倍體積的無水乙醇。本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)手段相比有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明方法克服了傳統(tǒng)方法合成條件復(fù)雜難控，分離提純等后處理過程繁瑣，產(chǎn)物分子量小、分子分布寬，結(jié)構(gòu)簡單且難溶于普通有機溶劑等缺點，提供了一種合成條件簡單易控、后處理工藝簡單、具有良好工業(yè)規(guī)模化應(yīng)用前景的綠色新方法，制備出的聚苯胺具有高分子量、可溶解性高的特點；( 本發(fā)明方法采用化學共沉淀法合成具有過氧化物模擬酶催化活性的!^e3O4 MNPs，并采用在有機互溶體系下利用狗304 MWs的催化活性成功催化合成出高分子量的本征態(tài)聚苯胺。利用該方法制備的本征態(tài)導電聚苯胺具有良好的氧化還原可逆性和熱穩(wěn)定性等；C3)本發(fā)明采用磁性納米粒子的過氧化物模擬酶活性催化高分子量本征態(tài)導電聚苯胺的合成，與傳統(tǒng)方法所用的催化劑相比，具有低成本、高效率、可回收、易實現(xiàn)等優(yōu)點，本發(fā)明為高分子量本征態(tài)導電聚苯胺的綠色合成提供了一種新方法。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1(I)I^e3O4磁性納米粒子(MNPs)的合成首先，在63°C水浴、N2氣氛下將鐵鹽混合溶液加入到強堿溶液中，不斷攪拌反應(yīng) Ih,即得粒徑IOnm的!^e3O4磁性納米粒子。其中鐵鹽混合溶液為!^SO4與FeCl3的混合溶液，物質(zhì)的量比例為0.5 1 ；強堿溶液為NaOH。不斷攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷至室溫，在室溫下用超純水反復(fù)清洗若干次，然后用無水乙醇洗滌若干次，直到狗304磁性納米粒子溶液呈中性，調(diào)整其濃度。(2)可溶性導電聚苯胺的制備將對苯二胺與1，4- 二氧六環(huán)-醋酸/醋酸鈉緩沖液有機互溶體系混合，并在N2氣氛，40°C水浴下攪拌至完全溶解。在緩慢加入!^e3O4磁性納米粒子和引發(fā)劑過氧化氫溶液后繼續(xù)反應(yīng)12h，待聚合產(chǎn)物沉淀出來后，抽濾，洗滌，重析，除去!^e3O4磁性納米粒子，過濾懸液，在沉淀中加入DMF (N, N- 二甲基甲酰胺)至沉淀完全溶解，緩慢滴加到5 20倍體積的無水乙醇中使聚合物析出，過濾，將沉淀真空干燥得到高分子量的本征態(tài)黑色產(chǎn)物導電聚苯胺° °實施例2(1)在 63°C水浴、N2 氣氛下將 FeSO4 ·6Η20(0· 5Μ 20mL)和 FeCl3 ·7Η20(0· 5Μ 30mL) 溶液混合后加入到4M NaOH溶液中，不斷攪拌反應(yīng)lh。(2)反應(yīng)結(jié)束后冷至室溫，用超純水 (dd H2O)反復(fù)清洗5 7次，然后用無水乙醇洗滌2 3次，直到狗304 MNPs溶液成中性， 調(diào)整其濃度為0. 01g/mL。(3)稱取1. 08g(約0. Olmol)對苯二胺于反應(yīng)容器中，加入15% (V/V) 1,4- 二氧六環(huán)-醋酸/醋酸鈉緩沖液(pH 3. 6)有機互溶體系40mL，在40°C水浴、N2 氣氛并在不斷攪拌下使其完全溶解，然后加入細g Fe3O4 MNPs，終濃度2%的H2O2Qh內(nèi)緩慢滴加)，繼續(xù)反應(yīng)12h。待聚合產(chǎn)物逐漸從反應(yīng)液中沉淀出來，抽濾反應(yīng)液，收集產(chǎn)物。用 50%丙酮-水混合溶液洗滌沉淀2 3次，除去未反應(yīng)的單體及低分子量寡聚體，然后重懸于50%四氫呋喃-水混合溶液，再用強磁體反復(fù)除去!^3O4MNPst5過濾懸液，沉淀中加入 DMF(N, N- 二甲基甲酰胺)至沉淀完全溶解，緩慢滴加到5 20倍體積的無水乙醇中使聚合物析出，過濾，將沉淀真空干燥得到高分子量的本征態(tài)黑色產(chǎn)物導電聚苯胺。聚合產(chǎn)物的數(shù)均分子量(^)和分子分布(D)分別為38088和1. 20，比在水相下合成的聚合物分子量提高了 70倍。具有較穩(wěn)定的電化學活性、熱穩(wěn)定性高(當溫度升高至1000°C時，尚保留40% 以上)。 應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高分子量導電聚苯胺材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將對苯二胺與ι，4- 二氧六環(huán)-醋酸/醋酸鈉緩沖液有機互溶體系混合，并在隊氣氛，40°c水浴下攪拌至完全溶解；在緩慢加入!^e3O4磁性納米粒子和引發(fā)劑溶液后繼續(xù)反應(yīng)12h，待聚合產(chǎn)物沉淀出來后，抽濾，洗滌，重析，利用強磁體除去狗304磁性納米粒子，過濾懸液，將沉淀溶解于DMF，緩慢滴加到無水乙醇中使聚合物析出，過濾，將沉淀真空干燥得到高分子量的本征態(tài)黑色產(chǎn)物導電聚苯胺。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述引發(fā)劑溶液為過氧化氫溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述!^304磁性納米粒子的合成方法為在 63°C水浴、N2氣氛下將鐵鹽混合溶液加入到強堿溶液中，不斷攪拌反應(yīng)lh，即得粒徑IOnm 的Fe304磁性納米粒子，反應(yīng)結(jié)束后冷至室溫，在室溫下用超純水清洗，然后用無水乙醇洗滌若干次，直到狗304磁性納米粒子溶液呈中性，調(diào)整其濃度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述鐵鹽混合溶液為i^S04與FeC13的混合溶液，物質(zhì)的量比例為0.5 1。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述強堿溶液為NaOH溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗滌具體做法為使用50%丙酮-水混合溶液洗滌沉淀2 3次。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述重析具體做法為使用50%的四氫呋喃-水溶液對洗滌過的聚合產(chǎn)物進行重懸。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述緩慢滴加到無水乙醇中使聚合物析出無水乙醇，采用5 20倍體積的無水乙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成高分子量導電聚苯胺的新方法，將對苯二胺與1，4-二氧六環(huán)-醋酸/醋酸鈉緩沖液有機互溶體系混合，并在N2氣氛，40℃水浴下攪拌至完全溶解；在緩慢加入Fe3O4磁性納米粒子和引發(fā)劑過氧化氫溶液后繼續(xù)反應(yīng)12h，待聚合產(chǎn)物沉淀出來后，抽濾，洗滌，重析，利用強磁體除去Fe3O4磁性納米粒子，過濾懸液，將沉淀溶解于DMF，緩慢滴加到無水乙醇中使聚合物析出，過濾，將沉淀真空干燥得到高分子量的本征態(tài)黑色產(chǎn)物導電聚苯胺。該方法合成條件簡單，易于控制，分離提純等后處理過程簡便，且磁性納米粒子易于磁分離、本征態(tài)導電聚苯胺具有超高分子量易溶于普通有機溶劑，具有良好的氧化還原可逆性和熱穩(wěn)定性的特性。
文檔編號C08G73/02GK102174196SQ20111005827
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者單志, 吳琦, 成東林, 王顯祥, 虎萌, 趙海霞, 陳惠 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學