一種聚苯胺納米片層結構的製備方法
2023-05-25 07:04:41 1
專利名稱：一種聚苯胺納米片層結構的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚苯胺納米片層結構的製備方法，以含有芳香族大^鍵、碳碳共 軛雙鍵及羥基官能團的脂溶性視黃醇為模板劑、鹽酸為摻雜劑、水與水溶性有機溶劑 組成的均相體系為反應介質，利用模板聚合法通過一系列步驟來製備。
背景技術：
聚苯胺納米片層結構的特徵維度達到納米尺寸時，其性能相對於本體材料將發生 顯著變化，在製造納米功能器件等方面扮演著重要的角色。近年來，研究人員在納米 聚苯胺的製備方面取得了較大的進展，但是仍然無法製備形態參數可控的聚苯胺納米 片層結構。
目前用於製備聚苯胺納米片層結構的方法主要是模板法、自組裝法等，這些方法
普遍存在以下問題(1)苯胺聚合結束後所採用的模板劑不易去除；(2)反應介質中 油相有機溶劑的環境汙染問題；(3)生產成本高；(4)聚苯胺納米片層結構的形貌參 數難於控制等問題。
發明內容
要解決的技術問題
為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種聚苯胺納米片層結構的製備方法, 技術方案
一種聚苯胺納米片層結構的製備方法，其特徵在於步驟如下
(1) 將0. 1 5. 0份的視黃醇溶解在30 100份水與水溶性有機溶劑組成的均相 體系中；
(2) 在攪拌條件下將鹽酸5 20份溶解在上述均相體系中形成鹽酸溶液；(3) 在攪拌條件下加入2 10份苯胺形成組份A;
(4) 在攪拌條件下將組份B連續逐滴滴加到組份A中，滴加速度為0. 5 ml/min 5.0ml/min，滴加完畢後，繼續反應4 10小時，反應溫度控制在0"C 5。C 之間；所述的組份B是將4 50份氧化劑過硫酸銨溶解在20 50份水與 水溶性有機溶劑形成的均相體系中形成組份B;
(5) 將步驟4的反應產物過濾後分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無色；
(6) 用鹽酸水溶液進行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5 M 4.0M，摻雜 的時間為3 12小時；
(7) 洗滌後真空乾燥即得到聚苯胺納米片層結構，真空乾燥時的真空度為0.6 MPa 0. 9MPa，乾燥的溫度為60。C 100。C;
上述步驟中各組份單位為質量份。
所述的視黃醇為含有芳香族大n鍵、碳碳共軛雙鍵及羥基官能團的脂溶性有機小 分子化合物。
所述的水溶性有機溶劑為醇類或酮類能與水形成均相體系的有機溶劑，其中水溶 性有機溶劑的體積含量為0 100%。 有益效果
本發明的聚苯胺納米片層結構的製備方法，特點在於(1)本發明採用含有芳香 族大^鍵、碳碳共軛雙鍵及羥基官能團結構的脂溶性視黃醇為模板，通過逐滴滴加過 硫酸銨溶液使苯胺在聚合過程中以視黃醇分子為模板，以納米片層結構的方式聚集存 在。以視黃醇為模板有利於合成微觀形貌參數可調、電磁性能優良的聚苯胺納米片層 結構；(2)以水與水溶性有機溶劑形成的均相體系為反應介質、避免了界面聚合及乳 液聚合中油相有機溶劑的環境汙染問題；(3)水溶性有機溶劑也是許多聚合物的良溶劑，這就為製備聚苯胺納米導電複合材料提供了新的研究思路，具有較大的實用價值。 以視黃醇為模板、以水與水溶性有機溶劑形成的均相體系為反應介質製備的聚苯胺納
米片層結構的掃描電鏡照片(SEM)及X-射線衍射圖(XRD)如圖l、圖2所示；以 視黃醇為模板、以水與水溶性有機溶劑形成的均相體系為反應介質製備的聚苯胺納米 片層結構在8.2GHz~12.4 GHz範圍內的電損耗性能及磁損耗如圖3、圖4所示。
圖1:以視黃醇為模板、水與水溶性有機溶劑形成的均相體系製備的聚苯胺納米
片層結構的掃描電鏡(SEM)照片。
圖2:以視黃醇為模板、水與水溶性有機溶劑形成的均相體系製備的聚苯胺納米
片層結構的X-射線衍射(XRD)圖。
圖3:以視黃醇為模板、水與水溶性有機溶劑形成的均相體系製備的聚苯胺納米 片層結構的介電性能圖，其中(a)介電常數實部；(b)介電常數虛部；(c)介電損耗。
圖4:以視黃醇為模板、水與水溶性有機溶劑形成的均相體系製備的聚苯胺納米 片層結構的磁性能圖，其中(a)磁導率實部；(b)磁導率虛部；(c)磁損耗。
具體實施例方式
現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述 實施例1:
(1) 將0.1份視黃醇溶解分散在30份水反應介質中；
(2) 在攪拌條件下將5份鹽酸溶解在上述溶液中；
(3) 在攪拌條件下加入2份苯胺形成組份A;
(4) 將5份過硫酸銨溶解在20份水中形成組份B;
(5) 在攪拌條件下將組份B連續逐滴滴加到組份A中，滴加速度為0.5 ml/min 5.0ml/min，滴加完畢後繼續反應4 10小時，反應溫度控制在0"C 5'C之間；
(6) 將反應產物過濾後分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無色；
(7) 用鹽酸水溶液進行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5 M 4.0M，摻 雜的時間為3 12小時；
(8) 洗滌後真空乾燥即得到聚苯胺納米片層結構，真空乾燥時的真空度為0.6 MPa 0.9MPa，乾燥的溫度為6(TC 100。C 。
實施例2:
(1) 將水與水溶性有機溶劑按體積比l: l的比例混合形成50份的均相體系；
(2) 將3份視黃醇溶解在上述體系中；
(3) 在攪拌的條件下將10份鹽酸溶解在上述溶液中；
(4) 在攪拌條件下加入5份苯胺形成組份A;
(5) 將15份過硫酸銨溶解在水與水溶性有機溶劑按體積比1: l的比例混合生成
的30份均相體系中形成組份B;
(6) 在攪拌條件下將組份B連續逐滴滴加到組份A中，滴加速度為0.01ml/min 5.0ml/min;滴加完畢後繼續反應4 10小時，反應溫度控制在0"C 5'C之 間；
(7) 將反應產物過濾後分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無色；
(8) 用鹽酸水溶液進行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M 4.0M，摻雜 的時間為3 12小時； .
(9) 洗滌後真空乾燥即得到聚苯胺納米片層結構，真空乾燥時的真空度為0.6 MPa 0.9MPa，乾燥的溫度為60。C 10(TC 。
實施例3:
(1)將水與水溶性有機溶劑按體積比2: 3的比例混合形成50份的均相體系；(2) 將2份視黃醇溶解在上述體系中；
(3) 在攪拌的條件下將8份鹽酸溶解在上述溶液中；
(4) 在攪拌條件下加入2份苯胺形成組份A;
(5) 將5份過硫酸銨溶解在水與水溶性有機溶劑按體積比2: 3的比例混合生成
的20份均相體系中形成組份B;
(6) 在攪拌條件下將組份B連續逐滴滴加到組份A中，滴加速度為0.01ml/min 5.0ml/min;滴加完畢後繼續反應4 10小時，反應溫度控制在0t: 5。C之 間；
(7) 將反應產物過濾後分別用甲醇、丙酮和去離子7乂洗滌至濾液無色；
(8) 用鹽酸水溶液進行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5 M 4.0M，摻 雜的時間為3 12小時；
(9) 洗滌後真空乾燥即得到聚苯胺納米片層結構，真空乾燥時的真空度為0.6 MPa 0.9MPa,乾燥的溫度為60°C 100°C 。
實施例4:
(1) 將5份視黃醇溶解在水溶性有機溶劑形成100份的均相體系；
(2) 在攪拌的條件下將20份鹽酸溶解在上述溶液中；
(3) 在攪拌條件下加入10份苯胺形成組份A;
(4) 將50份過硫酸銨溶解在水與水溶性有機溶劑按體積比1: l的比例混合生成 的50份均相體系中形成組份B;
(5) 在攪拌條件下將組份B連續逐滴滴加到組份A中，滴加速度為0.01 ml/min 5.0ml/min;滴加完畢後繼續反應4 10小時，反應溫度控制在0'C 5'C之 間；
(6) 將反應產物過濾後分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無色；—(7) 用鹽酸水溶液進行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M 4.0M，摻雜 的時間為3 12小時；
(8) 洗滌後真空乾燥即得到聚苯胺納米片層結構，真空乾燥時的真空度為0.6 MPa 0.9MPa，乾燥的溫度為6(TC 10(TC。
本發明以含有芳香族大^鍵、碳碳共軛雙鍵及羥基官能團的脂溶性視黃醇為模板 劑、水與水溶性有機溶劑組成的均相體系為反應介質，通過模板聚合法以鹽酸為摻雜
酸來製備形態參數可控、電磁性能優良的聚苯胺納米片層結構。有利於利用視黃醇分 子中的芳香族大n鍵、碳碳雙鍵官能團引發苯胺的定向聚合製備聚苯胺納米片層結構， 而且採用水與水溶性有機溶劑為反應體系，避免了界面聚合及乳液聚合中油相有機溶 劑的環境汙染問題，另外水溶性有機溶劑也是許多聚合物的良溶劑，這就為製備聚苯 胺導電複合材料提供了新的研究思路，具有較大的實用價值。按本發明提供的以視黃 醇為模板、以水與水溶性有機溶劑形成的均相體系為反應介質合成的聚苯胺納米片層 結構，其形貌參數、電磁性能可以通過改變視黃醇的用量、水溶性有機溶劑的體積含 量、摻雜酸的濃度、反應時間及反應溫度等反應參數來控制。
權利要求
1、一種聚苯胺納米片層結構的製備方法，其特徵在於步驟如下(1)將0.1～5.0份的視黃醇溶解在30～100份水與水溶性有機溶劑組成的均相體系中；(2)在攪拌條件下將鹽酸5～20份溶解在上述均相體系中形成鹽酸溶液；(3)在攪拌條件下加入2～10份苯胺形成組份A；(4)在攪拌條件下將組份B連續逐滴滴加到組份A中，滴加速度為0.5ml/min～5.0ml/min，滴加完畢後，繼續反應4～10小時，反應溫度控制在0℃～5℃之間；所述的組份B是將4～50份氧化劑過硫酸銨溶解在20～50份水與水溶性有機溶劑形成的均相體系中形成組份B；(5)將步驟4的反應產物過濾後分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無色；(6)用鹽酸水溶液進行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M～4.0M，摻雜的時間為3～12小時；(7)洗滌後真空乾燥即得到聚苯胺納米片層結構，真空乾燥時的真空度為0.6MPa～0.9MPa，乾燥的溫度為60℃～100℃；上述步驟中各組份單位為質量份。
2、 根據權利要求1所述的聚苯胺納米片層結構的製備方法，其特徵在於所述的視 黃醇為含有芳香族大n鍵、碳碳共軛雙鍵及羥基官能團的脂溶性有機小分子化合 物。
3、 根據權利要求1所述的聚苯胺納米片層結構的製備方法，其特徵在於所述的水溶性有機溶劑為醇類或酮類能與水形成均相體系的有機溶劑，其中水溶性有機溶劑的體積含量為0 100%。
全文摘要
本發明涉及一種聚苯胺納米片層結構的製備方法，以含有芳香族大π鍵、碳碳共軛雙鍵及羥基官能團的脂溶性視黃醇為模板劑、水與水溶性有機溶劑組成的均相體系為反應介質，通過模板聚合法以鹽酸為摻雜酸來製備形態參數可控、電磁性能優良的聚苯胺納米片層結構。有利於利用視黃醇分子中的芳香族大π鍵、碳碳雙鍵官能團引發苯胺的定向聚合製備聚苯胺納米片層結構，而且採用水與水溶性有機溶劑為反應體系，避免了界面聚合及乳液聚合中油相有機溶劑的環境汙染問題，另外水溶性有機溶劑也是許多聚合物的良溶劑，這就為製備聚苯胺導電複合材料提供了新的研究思路，具有較大的實用價值。
文檔編號C08G73/00GK101302292SQ20081015026
公開日2008年11月12日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者王東紅, 英 黃, 齊暑華 申請人:西北工業大學