一種納米纖維素穩(wěn)定Pickering乳液制備聚合物導(dǎo)電微球的方法
【專利說(shuō)明】—種納米纖維素穩(wěn)定Picker ing乳液制備聚合物導(dǎo)電微球的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于導(dǎo)電材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)電微球材料的制備，特別涉及一種納米纖維素穩(wěn)定Pickering乳液制備聚合物導(dǎo)電微球的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]Pickering乳液是以固體納米粒子代替表面活性劑來(lái)制備得到的穩(wěn)定乳液。與傳統(tǒng)表面活性劑相比，具有對(duì)人體毒害作用小，環(huán)境友好，降低表面活性劑用量等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)Pickering乳液穩(wěn)定性強(qiáng)，受PH值、鹽濃度、油水比、溫度等的影響較小PH。
[0004]納米纖維素是天然植物纖維通過(guò)機(jī)械法、化學(xué)法、力化學(xué)法等手段獲得的具有高長(zhǎng)徑比，高比表面積，高強(qiáng)度，具有比凱芙拉纖維高的楊氏模量和比一般陶瓷低的熱膨脹系數(shù)的納米材料，同時(shí)兼具生物相容，可持續(xù)，可降解，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。用納米纖維素穩(wěn)定Pickering乳液已有相關(guān)研究報(bào)道,研究表明，納米纖維素吸附在Pickering乳液的表面，形成了網(wǎng)狀的多孔微球。
[0005]現(xiàn)有導(dǎo)電聚合物微球的制備方法有:1、核殼乳液法，以聚合物乳液為模板，原位合成導(dǎo)電聚合物；2、乳液法，通過(guò)乳液聚合導(dǎo)電聚合物乳液及聚合物空心微球；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN101205266A公開(kāi)了一種球殼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物納米材料的制備方法，其將聚合物乳液合成聚合物微球，然后以微球?yàn)楹?，合成?dǎo)電聚合物核殼結(jié)構(gòu)微球。然后通過(guò)溶劑將核內(nèi)聚合物溶解，可以得到納米尺寸的球殼結(jié)構(gòu)微球。同時(shí)也有文獻(xiàn)報(bào)道以納米二氧化硅為模板和在乳液界面聚合法來(lái)制備聚合物空心微球的方法。以聚合物或二氧化硅為模板，制備導(dǎo)電聚合物微微球，需通過(guò)溶劑或反應(yīng)劑將模板去掉，過(guò)程較為繁瑣，不適宜于生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有導(dǎo)電聚合物微球制備技術(shù)的不足，提供一種高效穩(wěn)定的導(dǎo)電聚合物微球制備的方法。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種納米纖維素穩(wěn)定Pickering乳液制備聚合物導(dǎo)電微球的方法，其特征在于，包括如下步驟:
步驟(I)，將納米纖維素與水混合，配成濃度為3-7 g/L的分散液，加入酸，調(diào)節(jié)酸的濃度為0.1-1 mol/L，作為水相；
步驟(2)，將導(dǎo)電聚合物單體與有機(jī)溶劑混合，其中，導(dǎo)電聚合物單體與有機(jī)溶劑的體積比0.01-0.4，得到有機(jī)相；將有機(jī)相與步驟(I)中得到水相按體積比為3:7的比例混合，然后用乳化機(jī)將其分散為穩(wěn)定的乳液；
步驟(3)，稱取摩爾質(zhì)量為導(dǎo)電聚合物單體的0.5-3.0倍的引發(fā)劑，將引發(fā)劑用與步驟(I)中同等濃度的酸來(lái)溶解，配成濃度為80.0-891.4 g/L的溶液；攪拌下向步驟(2)得到的乳液中緩慢加入弓I發(fā)劑溶液；然后在0-30 V下聚合6-24小時(shí)；過(guò)濾，濾渣用蒸餾水洗滌，然后再減壓蒸餾除去殘余的有機(jī)溶劑及單體，得到聚合物導(dǎo)電微球。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的納米纖維素制備方法為硫酸水解法。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述的酸為硫酸、鹽酸、對(duì)甲苯磺酸。
[0010]上述技術(shù)方案中，步驟(2)中所述的導(dǎo)電聚合物單體為苯胺或吡咯。
[0011]進(jìn)一步，優(yōu)選的是步驟(2)中所述的有機(jī)溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、二甲苯或甲苯。
[0012]進(jìn)一步，優(yōu)選的是步驟(3)中所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨或三氯化鐵。
[0013]本發(fā)明制備方法同時(shí)適用于聚吡咯及衍生物、聚苯胺衍生物等導(dǎo)電微球的制備。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:
(1)本發(fā)明制備的納米纖維素穩(wěn)定Pickering乳液具有環(huán)境友好，能降低表面活性劑用量，乳液穩(wěn)定性強(qiáng)，受PH值、鹽濃度、油水比、溫度等的影響較小等優(yōu)點(diǎn)；
(2)本發(fā)明方法工藝穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，乳液穩(wěn)定性好，能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)及應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的聚苯胺乳液的顯微鏡圖像；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1聚苯胺乳液的掃描電鏡(SEM)圖像；其中a為冷凍干燥后得到的干癟狀的乳液微球；b為a中局部的放大圖像；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制得的聚苯胺乳液的顯微鏡圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0017]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0018]實(shí)施例1
稱取硫酸法納米纖維素18.6 g(固含量為3.8 wt%)，加入到114.0 ml的去離子水中，攪拌分散均勻。攪拌下加入1.2 ml的濃鹽酸，調(diào)節(jié)的濃度為0.1 mol/L。量取二甲苯60.0ml，加入0.6 ml的苯胺后混合均勻，作為油相。開(kāi)啟高速攪拌器，將油緩慢加入到水相中，高速攪拌3 min形成穩(wěn)定乳液。將乳液置于冰水浴中,冷卻至0_5°C后；稱取過(guò)硫酸銨0.88，用10.0 ml 0.1 mol/L的鹽酸溶液來(lái)溶解；低速攪拌下緩慢加入過(guò)硫酸銨溶液，在0-5°C下反應(yīng)24小時(shí)得到穩(wěn)定的聚苯胺微球。然后過(guò)濾，濾渣用蒸餾水洗滌3次，減壓蒸餾除去殘余的有機(jī)溶劑及單體，得到聚苯胺微球產(chǎn)品。制得的聚苯胺乳液顯微鏡圖片見(jiàn)附圖1，可以看出制得的乳液直徑分布不均勻，0.8-20.0 um左右，通過(guò)統(tǒng)計(jì)可以求得其平均直徑為4.2um。其掃描電鏡(SEM)圖像見(jiàn)圖2，從圖2(a)可以看出，制得的乳液為微囊結(jié)構(gòu)材料，冷凍干燥后坍塌成片。同時(shí)，從圖2(b)可以知，微囊的表面為多孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)將其干燥后，用壓片機(jī)壓成直徑為13 mm，厚度為I mm的樣片，用四探針?lè)y(cè)得其電導(dǎo)率為7.0X10_3 S/cm。
[0019]實(shí)施例2
稱取硫酸法納米纖維素18.6 g(固含量為3.8 wt%)，加入到114.0 ml的去離子水中，攪拌分散均勻。攪拌下加入8.4 ml的濃鹽酸，調(diào)節(jié)酸的濃度為0.5 mol/L。量取二甲苯60.0 ml，加入2.7 ml的苯胺后混合均勻，作為油相。開(kāi)啟高速攪拌器，將油相緩慢加入到水相中，高速攪拌3 min形成穩(wěn)定乳液。將乳液置于冰水浴中，冷卻至0_5°C后。稱取過(guò)硫酸