專(zhuān)利名稱(chēng)：核殼結(jié)構(gòu)聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電聚苯胺因其具有獨(dú)特的化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能，以及可逆的摻雜/脫摻雜過(guò)程，在智能窗、電致變色器件、隱身材料、電極材料、防腐涂料等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。聚2，3-二甲基苯胺作為導(dǎo)電聚苯胺環(huán)取代衍生物中較為重要的一種，目前，關(guān)于聚2，3-二甲基苯胺的研究主要集中在傳感器方面，但是由于甲基的存在，在制備過(guò)程中極易被氧化，因此很難制得具有導(dǎo)電性的聚2，3-二甲基苯胺，如=Anjali等人通過(guò)溶液聚合法制備了聚2，3-二甲基苯胺，并研究了其在脂肪醇傳感器中的應(yīng)用，但制備出的聚2，3-二甲基苯月安電阻僅有 IO6Ω (Polyaniline and its substituted derivatives as sensor for aliphatic alcohols[J]. Sensors and Actuators B，2000，67: 173-177) ；Milind 等人也在溶液體系中制備出了聚2，3-二甲基苯胺，發(fā)現(xiàn)其對(duì)空氣的相對(duì)濕度具有傳感效應(yīng)(Poly(2, 3-dimethylaniline) as a competent material for humidity sensor[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2001，81:1382-1387)，但制備出的聚 2，3-二甲基苯胺電阻均在107Ω這一范圍，已進(jìn)入了絕緣體的范疇。由于現(xiàn)有技術(shù)制備出的聚 2，3-二甲基苯胺電導(dǎo)率太低，極大地限制了它在其它傳感器、導(dǎo)電元器件以及電極活性材料等方面的進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有較高電導(dǎo)率的核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所涉及的一種核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，是一種以聚2，3- 二甲基苯胺為核，聚苯胺為殼的核殼結(jié)構(gòu)導(dǎo)電復(fù)合材料。該復(fù)合材料是先用溶液聚合法制得聚2，3- 二甲基苯胺，通過(guò)抽濾、洗滌、烘干、研磨后得到其粉末；再以粉末狀的聚2，3- 二甲基苯胺為核，通過(guò)溶液聚合法或乳液聚合法在其表面進(jìn)行聚合，形成核殼結(jié)構(gòu)的聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。該復(fù)合材料的制備具體步驟如下 1)核的制備
向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8. 15X10_3mOl 2，3-二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；然后滴入12. 5ml 1.2mol/L氧化劑溶液(氧化劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種)，于30°C下攪拌反應(yīng)12h ；抽濾，并用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥1 后，取出研磨，得到粉末狀聚2，3- 二甲基苯胺，以此為核； 2)殼的制備
a.將步驟1)制得的聚2，3-二甲基苯胺末移至反應(yīng)器B中，加入1.2mol/L的鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；向反應(yīng)器B中加入苯胺，攪拌30min使其混勻；其中，鹽酸溶液與苯胺的體積比為50:1，苯胺與步驟1)中2，3-二甲基苯胺的摩爾比為廣4:1 ；
b.將0.58mol/L的氧化劑溶液緩慢滴入反應(yīng)器B中，在(T30°C下反應(yīng)5、h ；其中，氧化劑與苯胺的摩爾比為0. Γ :1,氧化劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種；
c.抽濾，用0.lmol/L的鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥纊12h，取出研磨后，即得核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。上述制備方法中，殼的制備也可以通過(guò)如下步驟獲得
a:將步驟1)制得的聚2，3-二甲基苯胺粉末移至反應(yīng)器B中；將乳化劑溶于1.2mol/ L的鹽酸溶液后，加入到反應(yīng)器B中，隨后加入苯胺，攪拌下乳化30min ；其中，乳化劑與苯胺的摩爾比為0. 6 1:1，乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉，鹽酸溶液與苯胺的體積比為50:1，苯胺與步驟1)中2，3-二甲基苯胺的摩爾比為廣4:1;
b.將0. 58mol/L的氧化劑溶液緩慢滴入反應(yīng)器B中，在(T30°C下反應(yīng)5、h ；其中，氧化劑與苯胺的摩爾比為0. Γ :1,氧化劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種；
c 加入30ml破乳劑，破乳30min ；其中，破乳劑為丙酮、無(wú)水乙醇或飽和NaCl溶液中的一種；抽濾，用0. lmol/L的鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥纊12h，取出研磨后，即得核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。本發(fā)明所提供的核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，顯著提高了聚2. 3-二甲基苯胺的電導(dǎo)率，利于其在傳感器、導(dǎo)電元器件、電極活性材料等領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用研究。


圖1為本發(fā)明的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖其中ι為聚苯胺殼，2為聚2，3- 二甲基苯胺核。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。本發(fā)明所提供的核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)如圖 1所示，其中1為聚苯胺殼，2為聚2，3-二甲基苯胺核。實(shí)施例1到實(shí)施例5為本發(fā)明復(fù)合材料的具體制備實(shí)例。實(shí)驗(yàn)例1
向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8. 15X 10_3mol 2，3- 二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；滴入12. 5ml 1. 2mol/L過(guò)硫酸銨溶液，30°C下攪拌反應(yīng)12h ；抽濾，用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥12h， 取出后研磨成粉，得到粉末狀聚2，3-二甲基苯胺。將該粉末移入反應(yīng)器B中，加入150ml 1.2mol/L鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；加入3. 29X IO^mol苯胺(3ml)，攪拌30min ；向體系中緩慢滴入22. 7ml 0. 58mol/L過(guò)硫酸銨溶液，30°C下攪拌反應(yīng)證；抽濾，用0. Imol/ L鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色。濾餅在60°C下干燥12h，取出研磨后，即得核殼結(jié)構(gòu)的聚 2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，用四探針?lè)y(cè)得電導(dǎo)率為2.74 S/cm。實(shí)驗(yàn)例2:
向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8. 15X 10_3mol 2，3- 二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；滴入12. 5ml 1. 2mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，30°C下攪拌反應(yīng)12h ；抽濾，用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥12h， 取出后研磨成粉，得到粉末狀聚2，3- 二甲基苯胺。將該粉末移入反應(yīng)器B中，加入37. 5ml 1. 2mol/L鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；加入8. 15 X IO^mol苯胺(0. 75ml)，攪拌30min ； 向體系中緩慢滴入14. Iml 0. 58mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，0°C下攪拌反應(yīng)他；抽濾，用0. Imol/ L鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色。濾餅在60°C下干燥他，取出研磨后，即得核殼結(jié)構(gòu)的聚 2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，用四探針?lè)y(cè)得電導(dǎo)率為1.38S/cm。實(shí)驗(yàn)例3:
向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8. 15X 10_3mol 2，3- 二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；滴入12. 5ml 1. 2mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，30°C下攪拌反應(yīng)12h，抽濾，用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥12h， 取出后研磨成粉，得到粉末狀聚2，3-二甲基苯胺。將該粉末移入反應(yīng)器B中，加入150ml 1. 2mol/L鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；然后依次加入1. 97X 10_2mol十二烷基苯磺酸鈉和 3. 29 X K^mol苯胺(3ml)，乳化30min ；向體系中緩慢滴入22. 7ml 0. 58mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，30°C下攪拌反應(yīng)他；反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)器B中加入30ml飽和NaCl溶液，破乳30min ； 抽濾，用0. lmol/L鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥12h，即得核殼結(jié)構(gòu)的聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，用四探針?lè)y(cè)得電導(dǎo)率為1.48 S/cm。實(shí)驗(yàn)例4:
向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8. 15X 10_3mol 2，3- 二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；滴入12. 5ml 1. 2mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，30°C下攪拌反應(yīng)12h，抽濾，用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥12h， 取出后研磨成粉，得到粉末狀聚2，3-二甲基苯胺。將該粉末移入反應(yīng)器B中，加入115ml 1. 2mol/L鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；然后依次加入1. 96 X IO-2Hiol十二烷基苯磺酸鈉和2. 45X l(T2mol苯胺(2. 3ml)，乳化30min ；向體系中緩慢滴入33. 8ml 0. 58mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，0°C下攪拌反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)器B中加入30ml無(wú)水乙醇，破乳30min ；抽濾，用0. lmol/L鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥8h，即得核殼結(jié)構(gòu)的聚 2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，用四探針?lè)y(cè)得電導(dǎo)率為0.65S/cm。實(shí)驗(yàn)例5:
向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8. 15X 10_3mol 2，3- 二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；滴入12. 5ml 1. 2mol/L過(guò)硫酸銨溶液，30°C下攪拌反應(yīng)12h，抽濾，用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥12h， 取出后研磨成粉，得到粉末狀聚2，3- 二甲基苯胺。將該粉末移入反應(yīng)器B中，加入37. 5ml 1. 2mol/L鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；然后依次加入8. 15X 10_3mol十二烷基苯磺酸銨和8. 15 X l(rtiol苯胺(0. 75ml)，乳化30min ；向體系中緩慢滴入5. 6ml 0. 58mol/L過(guò)硫酸鈉溶液，20°C下攪拌反應(yīng)證；反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)器B中加入30ml丙酮，破乳30min ；抽濾， 用0. lmol/L鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥10h，即得核殼結(jié)構(gòu)的聚 2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，用四探針?lè)y(cè)得電導(dǎo)率為0. 17S/cm。
從以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所提供的一種核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，顯著提高了聚2. 3-二甲基苯胺的電導(dǎo)率，利于其在傳感器、導(dǎo)電元器件、電極活性材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征是該復(fù)合材料為核殼結(jié)構(gòu)，核的材質(zhì)是聚2，3- 二甲基苯胺，殼的材質(zhì)是聚苯胺。
2.一種制備權(quán)利要求1的核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的方法1)核的制備向反應(yīng)器A中依次加入25ml蒸餾水8. 2 X 10_3mol濃鹽酸(市售含量36 38%)和 8.15X10_3mol 2，3-二甲基苯胺，攪拌30min使其混勻；然后滴入12. 5ml 1.2mol/L氧化劑溶液(氧化劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種)，于30°C下攪拌反應(yīng)12h ；抽濾，并用蒸餾水洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥1 后，取出研磨，得到粉末狀聚2，3- 二甲基苯胺，以此為核；2)殼的制備a.將步驟1)制得的聚2，3-二甲基苯胺末移至反應(yīng)器B中，加入1.2mol/L的鹽酸溶液，攪拌使其分散均勻；向反應(yīng)器B中加入苯胺，攪拌30min使其混勻；其中，鹽酸溶液與苯胺的體積比為50:1，苯胺與步驟1)中2，3-二甲基苯胺的摩爾比為廣4:1 ；b.將0.58mol/L的氧化劑溶液緩慢滴入反應(yīng)器B中，在(T30°C下反應(yīng)5、h ；其中，氧化劑與苯胺的摩爾比為0. Γ :1,氧化劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種；c.抽濾，用0.lmol/L的鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥纊12h，取出研磨后，即得核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
3.如權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料制備方法，其特征是步驟2、殼的制備步驟如下，a.將步驟1)制得的聚2，3-二甲基苯胺粉末移至反應(yīng)器B中；將乳化劑溶于1. 2mol/ L的鹽酸溶液后，加入到反應(yīng)器B中，隨后加入苯胺，攪拌下乳化30min ；其中，乳化劑與苯胺的摩爾比為0. 6^1 1，乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉，鹽酸溶液與苯胺的體積比為50:1，苯胺與步驟1)中2，3-二甲基苯胺的摩爾比為廣4:1;b.將0.58mol/L的氧化劑溶液緩慢滴入反應(yīng)器B中，在(T30°C下反應(yīng)5、h ；其中，氧化劑與苯胺的摩爾比為0. Γ :1,氧化劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉中的一種；c.加入30ml破乳劑，破乳30min；其中，破乳劑為丙酮、無(wú)水乙醇或飽和NaCl溶液中的一種；抽濾，用0. lmol/L的鹽酸溶液洗滌濾餅至濾液無(wú)色；濾餅在60°C下干燥纊12h，取出研磨后，即得核殼結(jié)構(gòu)聚2，3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
全文摘要
一種核殼結(jié)構(gòu)聚2,3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為以聚2,3-二甲基苯胺為核，聚苯胺為殼的核殼結(jié)構(gòu)，其制備方法是先用溶液聚合法制得聚2,3-二甲基苯胺，抽濾、洗滌、烘干、研磨后得到其粉末。再以粉末狀的聚2,3-二甲基苯胺為核，通過(guò)溶液聚合法或乳液聚合法在其表面進(jìn)行聚合，產(chǎn)物經(jīng)抽濾、洗滌、干燥、研磨后，即得到核殼結(jié)構(gòu)聚2,3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。本發(fā)明所提供的核殼結(jié)構(gòu)聚2,3-二甲基苯胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料顯著提高了聚2.3-二甲基苯胺的電導(dǎo)率，利于其在傳感器、導(dǎo)電元器件、電極活性材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08G73/02GK102219996SQ20111014788
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者嚴(yán)俊, 任紀(jì)綱, 單洪亮, 楊雅文, 甘孟瑜, 馬利 申請(qǐng)人:紹興貝斯美化工有限公司, 重慶大學(xué)