專利名稱：一種一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，具體地說，涉及一種一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯胺(PANI)的結(jié)構(gòu)多樣化，摻雜態(tài)和未摻雜的聚苯胺具有環(huán)境穩(wěn)定性好、易于合成、物理性能優(yōu)異、單體廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，特別是它具有獨(dú)特的質(zhì)子酸摻雜機(jī)制和優(yōu)良的導(dǎo)電性能，被認(rèn)為是最有實(shí)際應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物之一。其中一維導(dǎo)電聚苯胺納米材料由于具有高能量密度、結(jié)構(gòu)低維、高比表面積、良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性在鋰離子電池、超級(jí)電容器、氣敏元件、復(fù)合導(dǎo)電纖維和電致變色材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。至今，一維聚苯胺納米材料的制備方法有模板法、界面聚合法、稀溶液聚合法、快速混合聚合法和電化學(xué)方法。其中模板法是目前合成一維聚苯胺納米材料最有效的方法。 模板法分為硬模板法和軟模板法，硬模板法采用本身具有一維納米結(jié)構(gòu)的材料為模板通過聚合過程的控制實(shí)現(xiàn)聚苯胺一維納米材料的合成；軟模板法通過長(zhǎng)鏈表面活性劑分子相互締合形成膠束，然后以膠束為模板形成聚苯胺一維納米材料。硬模板法合成的一維導(dǎo)電聚苯胺材料尺寸均勻、可控，但常用的硬模板材料為人工合成，導(dǎo)致制備一維導(dǎo)電聚苯胺材料的價(jià)格成本較高，同時(shí)一維導(dǎo)電聚苯胺材料的尺寸受到模板的限制。軟模板法合成的一維導(dǎo)電聚苯胺材料尺寸不受模板限制，但尺寸均一性不高。凹凸棒是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，其晶體呈針狀、纖維狀集合體，單根纖維晶的直徑在20nm左右，長(zhǎng)度可達(dá)幾個(gè)微米，是一種天然的一維納米無機(jī)材料，具有無毒、無味、無刺激、化學(xué)穩(wěn)定、易干燥、硬度低等優(yōu)點(diǎn)。授權(quán)公告號(hào)為CN 100549097C的中國(guó)專利公開了一種聚苯胺/凹凸棒土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟向去離子水中加入凹凸棒土原料，制成凹凸棒土質(zhì)量占去離子水質(zhì)量3% 25%的漿料；在不斷攪拌的條件下，向漿料中加入苯胺，苯胺質(zhì)量占凹凸棒土質(zhì)量的20% 80%，再向漿料中加入無機(jī)酸，無機(jī)酸與苯胺的摩爾比為3. 8 15. 5 1，然后在上述漿料中緩慢滴入濃度為0. 42 1. 72mol/L的氧化劑溶液，氧化劑與苯胺的摩爾比為0.5 2.0 1，氧化聚合2 Mh，聚合溫度為10 60°C ；再經(jīng)過脫雜、 抽濾、水洗、干燥后得到聚苯胺/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料。但是該專利公開的技術(shù)方案存在以下缺陷一、苯胺質(zhì)量占凹凸棒土質(zhì)量的20% 80%，苯胺用量太少，聚合反應(yīng)獲得的導(dǎo)電聚苯胺不能有效包覆凹凸棒顆粒，以致獲得的聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的導(dǎo)電性不穩(wěn)定；二、該方法制備的聚苯胺/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料電阻率很高，電導(dǎo)率很低。公開號(hào)為CN 101191016A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟將純度為85%以上的凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑和水高速攪拌均勻，制成濃度為5 20%的懸浮液；在上述懸浮液加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入量與凹凸棒石的量的重量比為20 1 4 1，質(zhì)子酸濃度為0.5 2. 5mol/L，混合30min 3小時(shí)，加入苯胺量的0. 05% 的氧化型引發(fā)劑，在5 20°C的溫度下，高速攪拌原位聚合2 10小時(shí)，反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥， 得到墨綠色粉末。但是該專利公開的技術(shù)方案存在以下缺陷一、將純度為85%以上的凹凸棒石粉體與水制成濃度為5 20%的懸浮液，凹凸棒的用量較大，一維納米結(jié)構(gòu)凹凸棒石在水相中容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得懸浮液的粘度很高，以致反應(yīng)原料和試劑在漿料中較難分散；二、該方法沒有測(cè)量其制備的聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率，通過重復(fù)該方法中實(shí)施例4，發(fā)現(xiàn)該聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率較低，約0. 5S/cm。雖然授權(quán)公告號(hào)為CN 100549097C的中國(guó)專利和公開號(hào)為CN101191016A的中國(guó)專利申請(qǐng)已提出利用凹凸棒為核來制備凹凸棒/聚苯胺復(fù)合材料，但是將納米凹凸棒與長(zhǎng)鏈分子軟模板一起，通過硬模板和軟模板相結(jié)合的方法來制備一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料一直未有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，以納米材料凹凸棒為硬模板、長(zhǎng)鏈分子表面活性劑為軟模板，通過硬模板和軟模板相結(jié)合的方法，制備尺寸均一可控的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。一種一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟1)將納米凹凸棒粉體和水混合均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為0.2% 4. 9%的懸浮液；2)在攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，再向懸浮液中加入長(zhǎng)鏈分子表面活性劑和摻雜劑，得到混合液；所述的苯胺與納米凹凸棒粉體的重量比為5 20 1 ；所述的長(zhǎng)鏈分子表面活性劑與苯胺的摩爾比為0. 2 2 1 ；所述的摻雜劑與苯胺的摩爾比為0. 5 2 1 ；3)向步驟2、中的混合液中加入氧化劑，在0°C 50°C氧化聚合池 24h后，過濾、洗滌和干燥后得到一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料；所述的氧化劑與苯胺的摩爾比為0.8 2 1。由于一維納米結(jié)構(gòu)凹凸棒石在水相中容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)其在懸浮液中的含量較高時(shí)會(huì)使得懸浮液的粘度很高，以致反應(yīng)原料和試劑在漿料中較難分散。因此，制成凹凸棒粉體重量百分含量為0. 2% 4. 9%的懸浮液，使得懸浮液的粘度較低，有利于原料和試劑的分散，避免團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生，使得制備的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的尺寸均一，導(dǎo)電性好。為了得到更好的發(fā)明效果，以下作為本發(fā)明的優(yōu)選步驟1)中，所述的納米凹凸棒粉體選自直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι
的凹凸棒石顆粒，這些尺寸的納米凹凸棒粉體作為硬模板時(shí)，更有利于得到尺寸均一可控的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料，并對(duì)該復(fù)合材料的導(dǎo)電性有一定的提升。步驟2、中，所述的長(zhǎng)鏈分子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨或者甲基橙。這些長(zhǎng)鏈分子表面活性劑一方面可以通過吸附在納米凹凸棒顆粒表面提高納米凹凸棒顆粒在水相溶液的分散穩(wěn)定性；另一方面還可以作為軟模版和納米凹凸棒粉體一起引導(dǎo)聚苯胺朝一維方向生長(zhǎng)，獲得具有高導(dǎo)電率的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。所述的摻雜劑為對(duì)甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸鈉、樟腦磺酸、磺基水楊酸、鹽酸、草酸中的一種或兩種以上。這些摻雜劑通過氧化還原摻雜或質(zhì)子酸摻雜使聚苯胺的共軛結(jié)構(gòu)上發(fā)生氧化還原反應(yīng)或電荷轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)聚苯胺導(dǎo)電率的大幅提高。步驟幻中，所述的氧化劑為過硫酸銨或者三氯化鐵。氧化劑過硫酸銨或者三氯化鐵可以使反應(yīng)體系中電中性的苯胺單體分子失去一個(gè)電子被氧化成陽(yáng)離子自由基，接著兩個(gè)陽(yáng)離子自由基結(jié)合生成二聚苯胺的雙陽(yáng)離子，此雙陽(yáng)離子經(jīng)過歧化作用，生成電中性的二聚苯胺。然后，二聚苯胺再被氧化，與陽(yáng)離子自由基結(jié)合，再歧化，生成三聚苯胺，通過自由基鏈引發(fā)反應(yīng)，最終形成鏈狀聚苯胺大分子，使用過硫酸銨或者三氯化鐵作為氧化劑，并將氧化劑的量控制在優(yōu)選范圍，使得氧化聚合反應(yīng)速度較平緩，易于控制，更優(yōu)選地，所述的氧化劑為過硫酸銨，能使氧化聚合反應(yīng)更平穩(wěn)、更易于控制。所述的氧化劑以濃度為0. 2mol/L 5mol/L的氧化劑水溶液的形式連續(xù)加入，加入的時(shí)長(zhǎng)為0. 5 1. 0小時(shí)。通過一定濃度的氧化劑水溶液加入和加入的時(shí)長(zhǎng)控制，更有利于氧化聚合反應(yīng)速度平緩、易于控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明以一維納米材料凹凸棒為硬模板、長(zhǎng)鏈分子表面活性劑為軟模板，通過硬模板和軟模板相結(jié)合的方法制備一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料，該方法集中了硬模板法和軟模板法的優(yōu)點(diǎn)，制備的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料尺寸均一可控， 具有良好的導(dǎo)電性，在鋰離子電池、超級(jí)電容器、氣敏元件、復(fù)合導(dǎo)電纖維和電致變色材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，過程可控性好，易于操作，生產(chǎn)成本較低，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。


圖1為實(shí)施例1制備的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率測(cè)定采用室溫SDY-4四點(diǎn)探針儀壓片的方法來測(cè)定先將一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料在壓力為30MPa 條件下壓成0. 5士0. 02mm的薄片，然后用SDY-4四點(diǎn)探針儀測(cè)量在薄片的電阻率，通過電阻率和電導(dǎo)率的倒數(shù)關(guān)系得到一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率。實(shí)施例和對(duì)比例中的電導(dǎo)率都通過上述方法測(cè)得，材料的微觀結(jié)構(gòu)采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡來表征。實(shí)施例11)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為3%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為10 1，再向懸浮液中加入十六烷基三甲基溴化銨和樟腦磺酸，十六烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為1 1，樟腦磺酸與苯胺的摩爾比為1 1，得到混合液；3)向步驟2、中的混合液中緩慢滴入濃度為2mol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為0.5小時(shí)，在5°C氧化聚合證，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾，水洗滌2次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的粉體場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖如圖1所示， 通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)35S/cm，材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例21)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為0. 2%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為20 1，再向懸浮液中加入十二烷基三甲基溴化銨和十二烷基苯磺酸，十二烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為2 1，十二烷基苯磺酸與苯胺的摩爾比為 2 1，得到混合液；3)向步驟2~)中的混合液中緩慢滴入濃度為0. 2mol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為2 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)，在50°C氧化聚合池，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾，水洗滌3次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)20S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例31)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為4. 9% 的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為5 1，再向懸浮液中加入甲基橙和十二烷基磺酸鈉，甲基橙與苯胺的摩爾比為0.2 1，十二烷基磺酸鈉與苯胺的摩爾比為0.5 1，得到混合液；3)向步驟2、中的混合液中緩慢滴入濃度為lmol/L的三氯化鐵水溶液，三氯化鐵與苯胺的摩爾比為0.8 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為0.5小時(shí)，在0°C氧化聚合Mh，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾，水洗滌4次，90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)30S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例4
1)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為4%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為15 1，再向懸浮液中加入十六烷基三甲基溴化銨和對(duì)甲苯磺酸， 十六烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為1 1，對(duì)甲苯磺酸與苯胺的摩爾比為1.5 1， 得到混合液；3)向步驟2~)中的混合液中緩慢滴入濃度為5mol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為0. ，在25°C氧化聚合10h，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾， 水洗滌3次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)17S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例51)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為0. 4% 的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為10 1，再向懸浮液中加入十二烷基三甲基溴化銨和磺基水楊酸， 十二烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為0.8 1，磺基水楊酸與苯胺的摩爾比為1 1， 得到混合液；3)向步驟2、中的混合液中緩慢滴入濃度為2mol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.4 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為lh，在10°C氧化聚合10h，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾， 水洗滌3次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)22S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例61)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為4%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為9 1，再向懸浮液中加入十六烷基三甲基溴化銨和鹽酸，十六烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為1 1，鹽酸與苯胺的摩爾比為1 1，得到混合液；3)向步驟2、中的混合液中緩慢滴入濃度為lmol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為0. ，在5°C氧化聚合證，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾，水洗滌3次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)33S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例71)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為2%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為9 1，再向懸浮液中加入十六烷基三甲基溴化銨和草酸，十六烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為2 1，草酸與苯胺的摩爾比為1 1，得到混合液；3)向步驟2、中的混合液中緩慢滴入濃度為3mol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為0.8h，在20°C氧化聚合證，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾， 水洗滌3次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)31S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。實(shí)施例81)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為2%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為9 1，再向懸浮液中加入十六烷基三甲基溴化銨和草酸，十六烷基三甲基溴化銨與苯胺的摩爾比為2 1，草酸與苯胺的摩爾比為1 1，得到混合液；3)向步驟幻中的混合液中加入過硫酸銨粉末，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為 1 1，加入的時(shí)長(zhǎng)為0. ,在20°C氧化聚合證，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾，水洗滌3次，在90°C 條件下真空干燥5小時(shí)，得到墨綠色一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。通過電導(dǎo)率測(cè)試，該一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)25S/cm， 材料的微觀結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料具有明顯的一維納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性。對(duì)比例11)將納米凹凸棒粉體(直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3μπι 3μπι的凹凸棒石顆粒)和去離子水在1000轉(zhuǎn)/分鐘速率下攪拌均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為2%的懸浮液；2)在不斷攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，苯胺加入量與納米凹凸棒粉體的重量比為9 1，再向懸浮液中加入草酸，草酸與苯胺的摩爾比為1 1，得到混合液；3)向步驟2~)中的混合液中緩慢滴入濃度為3mol/L的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1 1，滴入的時(shí)長(zhǎng)為0.8h，在20°C氧化聚合證，聚合反應(yīng)結(jié)束后過濾， 水洗滌3次，在90°C條件下真空干燥5小時(shí)，得到導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。
通過電導(dǎo)率測(cè)試，該導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率為0. 5S/cm。通過掃描電鏡觀測(cè)，該復(fù)合材料尺寸均一性差，顆粒存在明顯的團(tuán)聚。
權(quán)利要求
1.一種一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟1)將納米凹凸棒粉體和水混合均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為0.2% 4. 9% 的懸浮液；2)在攪拌的條件下，向步驟1)中的懸浮液中加入苯胺，再向懸浮液中加入長(zhǎng)鏈分子表面活性劑和摻雜劑，得到混合液；所述的苯胺與納米凹凸棒粉體的重量比為5 20 1 ； 所述的長(zhǎng)鏈分子表面活性劑與苯胺的摩爾比為0.2 2 1 ； 所述的摻雜劑與苯胺的摩爾比為0. 5 2 1 ；3)向步驟幻中的混合液中加入氧化劑，在0°C 50°C氧化聚合池 24h后，過濾、洗滌和干燥后得到一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料；所述的氧化劑與苯胺的摩爾比為0.8 2 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述的納米凹凸棒粉體選自直徑為20nm lOOnm、長(zhǎng)為0. 3 μ m 3 μ m的凹凸棒石顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟幻中，所述的長(zhǎng)鏈分子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨或者甲基橙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟幻中，所述的摻雜劑為對(duì)甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸鈉、樟腦磺酸、磺基水楊酸、鹽酸、草酸中的一種或兩種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟幻中，所述的氧化劑為過硫酸銨或者三氯化鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟幻中，所述的氧化劑以濃度為0. 2mol/L 5mol/L的氧化劑水溶液的形式連續(xù)加入，加入的時(shí)長(zhǎng)為0. 5 1. 0小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟將納米凹凸棒粉體和水混合均勻，制成凹凸棒粉體重量百分含量為0.2～4.9％的懸浮液；在攪拌的條件下，向懸浮液中加入苯胺，再向懸浮液中加入長(zhǎng)鏈分子表面活性劑和摻雜劑，得到混合液；向混合液中加入氧化劑，在0～50℃氧化聚合3～24h后，過濾、洗滌和干燥后得到一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料。本發(fā)明以一維納米材料凹凸棒為硬模板、長(zhǎng)鏈分子表面活性劑為軟模板，通過硬模板和軟模板相結(jié)合的方法制備一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料，制備的一維導(dǎo)電聚苯胺/凹凸棒納米復(fù)合材料尺寸均一可控，具有良好的導(dǎo)電性。
文檔編號(hào)C08L79/02GK102558553SQ20111044808
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉豐華, 周石, 程昱川, 許高杰, 郭建軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所