一種聚苯胺/p(mma-ba-hea)導電複合材料的製備方法

2023-05-11 06:11:21

專利名稱：一種聚苯胺/p(mma-ba-hea)導電複合材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法。
背景技術：
聚苯胺是一種新型高分子導電材料，具有原料價格低、合成簡單、導電率高、抗氧 化性好、環境穩定性好等優點，成為研究的熱點。到目前為止已在納米材料、二次電池、抗 靜電及電磁屏蔽材料、防腐蝕材料、超級電容器、選擇性透過膜、傳感器、分子導線及分子器 件、人工肌肉等方面獲得應用。 但是，由於聚苯胺難熔難溶，綜合力學性能差，無法用傳統的方法直接成型加工， 在很大程度上限制了其應用。目前，通過摻雜、製備聚苯胺衍生物或共聚態聚苯胺、製備聚 苯胺水基分散膠體、製備聚苯胺複合材料來改善聚苯胺的加工性能。通過摻雜所制的聚苯 胺材料分子鏈呈剛性，沒有玻璃化溫度，在熔融之前材料已經發生分解；苯胺與其他單體共 聚，所製備的材料加工性得到改善，但其電導率明顯下降。聚苯胺水基分散膠體在水溶液中 的穩定性差，容易凝聚。

發明內容
本發明的目的在於提供一種具有一定玻璃化溫度、熱穩定性優良、溶解性好、電導 率高、可加工的聚苯胺/P (MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是 1)乳液製備首先按質量份數將0. 9 1. 2份的脂肪醇聚氧乙烯醚、0. 9 1. 2 份的十二烷基苯磺酸鈉和0. 05 0. 1份的正戊醇加入到180 200份的去離子水中在攪 拌下升溫到70 75t:時保持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑 溶液，二者均在1. 0 1. 5小時內滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得 P (MMA-BA-HEA)共聚物的乳液； 所說的單體混合物由質量份數為45 50份的丙烯酸丁酯、18 22份的甲基丙烯 酸甲酯和2 3份的丙烯酸羥乙酯混合而成； 所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉的去離子水溶液，其中偶氮二異丙基咪 唑啉的質量份數為5 10份、去離子水的質量份數為30份； 2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取25 30份的苯胺與50 60份 的P (MMA-BA-HEA)共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ffl 值為1 1. 5得混合乳液，按質量份數取10 15份的過硫酸銨與25 30份的去離子水 混合得過硫酸銨水溶液，將過硫酸銨水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2 2. 5小時， 控制反應溫度為10 15t:，反應時間為10 15小時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱 過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值為6，於6(TC真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/ P (MMA-BA-HEA)複合材料。 本發明將苯胺與其他塑性高分子材料複合改善聚苯胺的加工性、溶解性，同時這種方法對聚苯胺的導電率影響較小。本發明所得聚苯胺導電複合材料具有良好的導電及加 工性能，複合材料電導率最高達到1.472S cm—、複合材料PANI/P(MMA-BA-HEA)在有機溶 劑中如環己酮J-甲基吡咯烷酮、二甲基亞碸中具有良好的溶解性，解決了聚苯胺導電材料 的加工困難和應用方面的問題。因此，本發明製備的材料與現有的聚苯胺複合材料比較，具 有一定玻璃化溫度、熱穩定性優良、溶解性好、電導率高、可加工的聚苯胺導電複合材料，達 到國內外先進水平。
具體實施例方式
實施例1 :1)乳液製備首先按質量份數將O. 9份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、0. 9 份的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和O. 05份的正戊醇加入到180份的去離子水中在攪拌下升 溫到7(TC時保持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均 在1小時內滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P (MMA-BA-HEA)共聚物 的乳液； 所說的單體混合物由質量份數為45份的丙烯酸丁酯(BA) 、18份的甲基丙烯酸甲 酯(MMA)和2份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成； 所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異 丙基咪唑啉的質量份數為5份、去離子水的質量份數為30份； 2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取25份的苯胺與50份的 P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ffl值為 1. 5得混合乳液，按質量份數取10份的過硫酸銨與25份的去離子水混合得過硫酸銨水溶 液，將過硫酸銨水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2小時，控制反應溫度為l(TC，反應 時間為15小時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值 為6，於6(TC真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
實施例2 :1)乳液製備首先按質量份數將l. l份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09)、1. 1 份的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和O. 08份的正戊醇加入到190份的去離子水中在攪拌下升 溫到75t:時保持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均 在1. 5小時內滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P (MMA-BA-HEA)共聚 物的乳液； 所說的單體混合物由質量份數為48份的丙烯酸丁酯(BA) 、20份的甲基丙烯酸甲 酯(MMA)和2. 8份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成； 所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異 丙基咪唑啉的質量份數為8份、去離子水的質量份數為30份； 2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取28份的苯胺與58份的 P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ffl值為 1. 4得混合乳液，按質量份數取14份的過硫酸銨與28份的去離子水混合得過硫酸銨水溶 液，將過硫酸銨水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2. 5小時，控制反應溫度為15t:，反 應時間為10小時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH 值為6，於6(TC真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P (匪A-BA-HEA)複合材料。
實施例3 :1)乳液製備首先按質量份數將1. 2份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、1. 2份的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和0. 1份的正戊醇加入到200份的去離子水中在攪拌下升 溫到73t:時保持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均 在1. 2小時內滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P (MMA-BA-HEA)共聚 物的乳液； 所說的單體混合物由質量份數為50份的丙烯酸丁酯(BA) 、22份的甲基丙烯酸甲 酯(MMA)和3份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成； 所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異 丙基咪唑啉的質量份數為10份、去離子水的質量份數為30份； 2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取30份的苯胺與60份的 P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ffl值為 1. 2得混合乳液，按質量份數取15份的過硫酸銨與30份的去離子水混合得過硫酸銨水溶 液，將過硫酸銨水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2. 3小時，控制反應溫度為13t:，反 應時間為12小時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH 值為6，於6(TC真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
實施例4 :1)乳液製備首先按質量份數將1. 0份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、1. 0 份的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和O. 06份的正戊醇加入到185份的去離子水中在攪拌下升 溫到74t:時保持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均 在1. 4小時內滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P (MMA-BA-HEA)共聚 物的乳液； 所說的單體混合物由質量份數為46份的丙烯酸丁酯(BA) 、19份的甲基丙烯酸甲 酯(MMA)和2. 3份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成； 所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異 丙基咪唑啉的質量份數為7份、去離子水的質量份數為30份； 2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取26份的苯胺與53份的 P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ffl值為 1. 0得混合乳液，按質量份數取12份的過硫酸銨與26份的去離子水混合得過硫酸銨水溶 液，將過硫酸銨水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2小時，控制反應溫度為irc，反應 時間為14小時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值 為6，於6(TC真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
權利要求
一種聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法，其特徵在於1)乳液製備首先按質量份數將0.9～1.2份的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.9～1.2份的十二烷基苯磺酸鈉和0.05～0.1份的正戊醇加入到180～200份的去離子水中在攪拌下升溫到70～75℃時保持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均在1.0～1.5小時內滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液；所說的單體混合物由質量份數為45～50份的丙烯酸丁酯、18～22份的甲基丙烯酸甲酯和2～3份的丙烯酸羥乙酯混合而成；所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉的去離子水溶液，其中偶氮二異丙基咪唑啉的質量份數為5～10份、去離子水的質量份數為30份；2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取25～30份的苯胺與50～60份的P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0.2mol/L的鹽酸調節PH值為1～1.5得混合乳液，按質量份數取10～15份的過硫酸銨與25～30份的去離子水混合得過硫酸銨水溶液，將過硫酸銨水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2～2.5小時，控制反應溫度為10～15℃，反應時間為10～15小時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值為6，於60℃真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
2. 根據權利要求1所述的聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法，其特徵在 於1)乳液製備首先按質量份數將0. 9份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、0. 9份的十二烷基 苯磺酸鈉(SDBS)和O. 05份的正戊醇加入到180份的去離子水中在攪拌下升溫到7(TC時保 持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均在1小時內滴 完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液；所說的單體混合物由質量份數為45份的丙烯酸丁酯(BA)、18份的甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和2份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成；所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異丙基 咪唑啉的質量份數為5份、去離子水的質量份數為30份；2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取25份的苯胺與50份的P(MMA-BA-HEA) 共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ra值為1. 5得混合乳 液，按質量份數取10份的過硫酸銨與25份的去離子水混合得過硫酸銨水溶液，將過硫酸銨 水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2小時，控制反應溫度為l(TC，反應時間為15小時， 將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值為6，於6(TC真空 乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
3. 根據權利要求1所述的聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法，其特徵在 於1)乳液製備首先按質量份數將1. 1份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、1. 1份的十二烷基 苯磺酸鈉(SDBS)和O. 08份的正戊醇加入到190份的去離子水中在攪拌下升溫到75t:時保 持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均在1. 5小時內 滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液；所說的單體混合物由質量份數為48份的丙烯酸丁酯(BA)、20份的甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和2. 8份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成；所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異丙基 咪唑啉的質量份數為8份、去離子水的質量份數為30份；2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取28份的苯胺與58份的P(MMA-BA-HEA) 共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ra值為1. 4得混合乳 液，按質量份數取14份的過硫酸銨與28份的去離子水混合得過硫酸銨水溶液，將過硫酸銨 水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2. 5小時，控制反應溫度為15t:，反應時間為10小 時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值為6，於60°C 真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
4. 根據權利要求1所述的聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法，其特徵在 於1)乳液製備首先按質量份數將1. 2份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、1. 2份的十二烷基 苯磺酸鈉(SDBS)和0. 1份的正戊醇加入到200份的去離子水中在攪拌下升溫到73t:時保 持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均在1. 2小時內 滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液；所說的單體混合物由質量份數為50份的丙烯酸丁酯(BA)、22份的甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和3份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成；所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異丙基 咪唑啉的質量份數為10份、去離子水的質量份數為30份；2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取30份的苯胺與60份的P(MMA-BA-HEA) 共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ra值為1. 2得混合乳 液，按質量份數取15份的過硫酸銨與30份的去離子水混合得過硫酸銨水溶液，將過硫酸銨 水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2. 3小時，控制反應溫度為13t:，反應時間為12小 時，將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值為6，於60°C 真空乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
5. 根據權利要求1所述的聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法，其特徵在 於1)乳液製備首先按質量份數將1. 0份的脂肪醇聚氧乙烯醚(AE09) 、1. 0份的十二烷基 苯磺酸鈉(SDBS)和O. 06份的正戊醇加入到185份的去離子水中在攪拌下升溫到74t:時保 持恆溫並用兩隻加料漏鬥分別向其中滴加單體混合物和引發劑溶液，二者均在1. 4小時內 滴完，滴完後繼續保溫反應3小時，然後冷卻到室溫即得P(MMA-BA-HEA)共聚物的乳液；所說的單體混合物由質量份數為46份的丙烯酸丁酯(BA)、19份的甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和2. 3份的丙烯酸羥乙酯(HEA)混合而成；所說的引發劑溶液為偶氮二異丙基咪唑啉(AIP)的去離子水溶液，其中偶氮二異丙基 咪唑啉的質量份數為7份、去離子水的質量份數為30份；2)聚苯胺導電複合材料的製備按質量份數取26份的苯胺與53份的P(MMA-BA-HEA) 共聚物的乳液在反應器內攪拌混合均勻並用0. 2mol/L的鹽酸調節ra值為1. 0得混合乳 液，按質量份數取12份的過硫酸銨與26份的去離子水混合得過硫酸銨水溶液，將過硫酸銨 水溶液滴加到混合乳液中，滴加時間為2小時，控制反應溫度為irC，反應時間為14小時， 將所得乳液用無水乙醇破乳，沉澱過濾並用無水乙醇洗滌，直到濾液pH值為6，於6(TC真空 乾燥，研磨成粉末即為聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)複合材料。
全文摘要
一種聚苯胺/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料的製備方法，以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羥乙酯、苯胺為原料，首先以脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉與正戊醇為乳化劑，以偶氮二異丙基咪唑啉為引發劑、製備了P(MMA-BA-HEA)乳液。再通過苯胺在共聚物乳液中進行原位聚合反應，得到了聚苯胺(PANI)/P(MMA-BA-HEA)導電複合材料。本發明所得聚苯胺導電複合材料具有良好的導電及加工性能，複合材料電導率最高達到1.472S·cm-1，複合材料PANI/P(MMA-BA-HEA)在有機溶劑中如環己酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞碸中具有良好的溶解性，解決了聚苯胺導電材料的加工困難和應用方面的問題。
文檔編號C08L79/02GK101768316SQ20101011757
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月4日 優先權日2010年3月4日
發明者呂生華, 王飛 申請人:陝西科技大學