專利名稱：水性聚苯胺及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種水性聚苯胺及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯胺是一種重要的導(dǎo)電聚合物。聚苯胺的主鏈上含有交替的苯環(huán)和氮原子，其既具有塑料的密度和加工性能，又具有金屬的導(dǎo)電性，被廣泛用做防腐涂料、電磁屏蔽材料、二次電池的電極材料、高溫材料、太陽(yáng)能材料和分離膜等。特別的，聚苯胺具有高比表面積這一特性使其在電子器件、傳感器已經(jīng)超級(jí)電容器領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，高比面積的聚苯胺的合成主要為納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺微球和聚苯胺納米纖維，例如He等人(Materials Letters，2005，59，2133-2136)以過(guò)硫酸銨為氧化劑，堿式碳酸銅為成核粒子，通過(guò)無(wú)皂乳液聚合制備了比表面積高達(dá)46m2/g的聚苯胺微球。Han等 A (Microporous and Mesoporous Materials，2005，84，254260) 艮道了以銷酸銀為氧化劑，通過(guò)原位聚合制備了聚苯胺微球，其比表面積高達(dá)80m2/g。Kaner等人(J. Am. Chem. Soc. 2004，126,851-855)以過(guò)硫酸銨為氧化劑，通過(guò)界面聚合制備了直徑為30 120nm的聚苯胺納米纖維，其比表面積可達(dá)37. 2 54. 6m2/g。然而，按照上述方法制備的聚苯胺存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題一個(gè)是產(chǎn)品比表面積較小，仍有待提高；另一個(gè)是產(chǎn)品均為溶劑型聚苯胺體系，不能分散在水中，無(wú)法滿足環(huán)境友好的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種水性聚苯胺及其制備方法，按照上述方法制備的聚苯胺具有較高的比表面積。有鑒于此，本發(fā)明提供一種水性聚苯胺的制備方法，包括將苯胺加入摻雜酸溶液中，配置濃度為lmol/L 3mol/L的苯胺鹽溶液，所述摻雜酸為含有乙氧基基團(tuán)的磷酸酯或含有乙氧基基團(tuán)的磺酸酯；將氧化劑溶解于水中，配置濃度為lmol/L 3mol/L氧化劑溶液，所述氧化劑為硝酸鐵、三氯化鐵、硫酸鐵或氯化銅；在-30°C 10°C，將所述苯胺鹽溶液和氧化劑溶液按照苯胺和氧化劑摩爾比為 1 (1.2 1 的比例等速滴加混合，混合均勻后將混合溶液在-30°c 10°C靜置，得到水性聚苯胺。優(yōu)選的，所述摻雜酸為具有式⑴或式(II)結(jié)構(gòu)的含有乙氧基基團(tuán)的磷酸酯
權(quán)利要求
1.一種水性聚苯胺的制備方法，包括將苯胺加入摻雜酸溶液中，配置濃度為lmol/L 3mol/L的苯胺鹽溶液，所述摻雜酸為含有乙氧基基團(tuán)的磷酸酯或含有乙氧基基團(tuán)的磺酸酯；將氧化劑溶解于水中，配置濃度為lmol/L 3mol/L氧化劑溶液，所述氧化劑為硝酸鐵、三氯化鐵、硫酸鐵或氯化銅；在-30°C 10°C，將所述苯胺鹽溶液和氧化劑溶液按照苯胺和氧化劑摩爾比為 1 (1.2 1 的比例等速滴加混合，混合均勻后將混合溶液在-30°C 10°C靜置，得到水性聚苯胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜酸為具有式(I)或式(II) 結(jié)構(gòu)的含有乙氧基基團(tuán)的磷酸酯
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜酸為具有式(III)結(jié)構(gòu)的含有乙氧基基團(tuán)的磺酸酯，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述等速滴加的滴加速率為15ml/ min 50ml/mino
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括將靜置后得到的混合物過(guò)濾后，依次用去離子水和甲醇洗滌至濾液無(wú)色； 將洗滌后的產(chǎn)物真空干燥的得到水性聚苯胺。
6.一種具有式(IV)結(jié)構(gòu)的水性聚苯胺，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性聚苯胺，其特征在于，所述IT為具有式(V)或式(VI)結(jié)構(gòu)的基團(tuán)，
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性聚苯胺，其特征在于，所述IT為具有式(VII)結(jié)構(gòu)的基團(tuán)，
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性聚苯胺，其特征在于，所述水性聚苯胺的比表面積為 120m2/g 250m2/go
全文摘要
本發(fā)明提供一種水性聚苯胺及其制備方法。上述方法包括將苯胺加入摻雜酸溶液中，配置濃度為1mol/L～3mol/L的苯胺鹽溶液，所述摻雜酸為含有乙氧基基團(tuán)的磷酸酯或含有乙氧基基團(tuán)的磺酸酯；將氧化劑溶解于水中，配置濃度為1mol/L～3mol/L氧化劑溶液，所述氧化劑為硝酸鐵、三氯化鐵、硫酸鐵或氯化銅；在-30℃～10℃，將所述苯胺鹽溶液和氧化劑溶液按照苯胺和氧化劑摩爾比為1∶(1.2～15)的比例等速滴加混合，混合均勻后將混合溶液在-30℃～10℃靜置，得到水性聚苯胺。按照上述方法制備的水性聚苯胺由于具有規(guī)整的線型結(jié)構(gòu)，比表面積較大且水溶性優(yōu)良。
文檔編號(hào)C08G73/02GK102432875SQ20111027813
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者張紅明, 李季, 王佛松, 王獻(xiàn)紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所