專利名稱：一種新型n-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法，屬導(dǎo)電高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于具有環(huán)境穩(wěn)定性、容易制備和優(yōu)越的光電性質(zhì)，聚苯胺是一種廣泛研究的導(dǎo)電聚合物。因聚苯胺可以通過摻雜和去摻雜過程調(diào)節(jié)導(dǎo)電性質(zhì)，因此它被廣泛應(yīng)用于電致變色、電催化、光發(fā)射二極管、傳感器等方面。然而，這些應(yīng)用又受到其不溶、難加工特點(diǎn)的限制，因此，在不影響或盡量小的影響聚苯胺電性質(zhì)的前提下合成一種能溶于大多數(shù)溶劑，甚至水中的改性聚苯胺具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了改善聚苯胺的溶解性國(guó)內(nèi)外研究人員做過很多嘗試，其中摻雜大分子磺酸是一種最常見的改善手段，該方法所獲得的聚苯胺除了電導(dǎo)率約有降低外，它們對(duì)甲苯酚和甲苯等有機(jī)溶劑中具有較好的溶解，也只是對(duì)有機(jī)溶劑溶解。更常見的改善方法應(yīng)屬化學(xué)改性，通過化學(xué)修飾的方法在芳環(huán)上引入親水基團(tuán)來改善聚苯胺的溶解性，不過該方法對(duì)聚苯胺電導(dǎo)率影響較大，不利于聚苯胺在電子設(shè)備中的應(yīng)用。在化學(xué)修飾的方法中還有一種通過取代聚苯胺鏈上的亞胺來提高聚合物的溶解度，研究發(fā)現(xiàn)，該類改性聚合物的不同溶劑中的溶解性與取代基性質(zhì)有關(guān)，疏水性取代基可溶解在有機(jī)溶劑中，親水性能夠溶解常見的極性溶劑中，而且亞胺氫被取代后聚合物的熱穩(wěn)定卻大大地提高，不過采用該方法改性的聚苯胺其電導(dǎo)率在10_7-10_3S/cm，相比未被改性的聚苯胺的電導(dǎo)率下降較大。羧基屬親水基團(tuán)，如果將其引入聚合物鏈中可以像聚丙烯酸一樣溶解在水中，同時(shí)羧基的引入可以作為一種酸在分子內(nèi)摻雜，確保聚苯胺的電導(dǎo)率不因外界條件的改變而改變。利用羧基改性的聚苯胺不僅可以保持原有的光電性質(zhì)，由于溶解性的提高，而且還可以拓展其應(yīng)用范圍。綜上所述， 能夠開發(fā)研制出N-取代羧酸聚苯胺，并且尋找一種經(jīng)濟(jì)有效且具有普遍適用性的制備聚N-取代羧酸聚苯胺方法是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備溶解性高、導(dǎo)電性能優(yōu)良的N-取代羧酸聚苯胺的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為:
本發(fā)明采用化學(xué)氧化聚合法，將溶解在乙腈/水混合溶劑中N-取代羧酸的單體和溶解在質(zhì)子酸水溶液中的氧化劑發(fā)生反應(yīng)，制備N-取代羧酸聚苯胺。本發(fā)明所述的制備N-取代羧酸聚苯胺的方法步驟如下:
稱取一定量的單體N-苯基甘氨酸(N-AN)，將其溶解在一定體積的乙腈與水的混合溶液中。然后將一定量的氧化劑過硫酸銨(NH4)2S2O8溶于一定體積的質(zhì)子酸水溶液中。在室溫下，將溶有氧化劑過硫酸銨的溶液緩慢滴加到含有單體N-取代苯基甘氨酸乙腈水溶劑中，使單體反應(yīng)完全，經(jīng)處理即可得N-取代羧酸聚苯胺粉末。
權(quán)利要求
1.一種新型N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法，其特征在于，所述方法將溶解在乙腈/水混合溶劑中N-取代羧酸的單體的和溶解在質(zhì)子酸水溶液中的氧化劑發(fā)生聚合反應(yīng)，制備N-取代羧酸聚苯胺；具體步驟如下: (1)稱取一定量的單體N-苯基甘氨酸(N-AN)，將其溶解在一定體積的乙腈與水的混合溶液中； (2)將一定量的氧化劑過硫酸銨溶于一定體積的質(zhì)子酸水溶液中； (3)在室溫下，將溶有氧化劑過硫酸銨的溶液緩慢滴加到含有單體N-取代苯基甘氨酸乙腈水溶劑中，使單體反應(yīng)完全，經(jīng)處理即可得N-取代羧酸聚苯胺粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法，其特征在于，所述的質(zhì)子酸可以是鹽酸、硫酸、硝酸和高氯酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法，其特征在于，所述的氧化劑與單體的摩爾比最優(yōu)選0.75: f 2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法，其特征在于，所述質(zhì)子酸水溶液中質(zhì)子酸的濃度是(T6mol/L，質(zhì)子酸應(yīng)保持其氫離子濃度為0.5^2 mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法，其特征在于，所述的聚合反應(yīng)溫度為(T30°C，液相反應(yīng)時(shí)間為6 24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型N-取代羧酸聚苯胺化學(xué)氧化制備方法。所述方法采用N-苯基甘氨酸為單體通過化學(xué)氧化的方法制備N-取代羧酸聚苯胺聚合物，按如下步驟進(jìn)行將一定量的單體N-苯基甘氨酸(N-AN)，使其溶解在一定體積的乙腈與水的混合溶液中。然后將一定量的氧化劑過硫酸銨(NH4)2S2O8溶于一定體積的配好的鹽酸水溶液中。在室溫下，將溶有氧化劑過硫酸銨的溶液緩慢滴加到單體中，使單體反應(yīng)完全，經(jīng)處理即可得N-取代羧酸聚苯胺粉末。采用本發(fā)明的方法所制備的聚合物收率為89wt％、導(dǎo)電率為1.5×10-1S/cm，溶解性能優(yōu)異新型N-取代羧酸聚苯胺。所得的聚合物粉末可應(yīng)用于二次電池、傳感器、太陽能電池等領(lǐng)域作導(dǎo)電高分子材料。
文檔編號(hào)C08G73/02GK103214671SQ201310163168
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者章家立, 陳愛喜, 楊紹明, 王浩, 高鍵 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)