專利名稱：一種聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，以含有八個(gè)支鏈結(jié) 構(gòu)的脂溶性蔗糖八醋酸酯為模板劑、鹽酸為摻雜劑、水與水溶性有機(jī)溶劑組成的均相 體系為反應(yīng)介質(zhì)，利用模板聚合法通過(guò)一系列步驟來(lái)制備。
背景技術(shù)：
聚苯胺納米結(jié)構(gòu)如納米線、納米管、納米顆粒等具有不同于普通的聚苯胺無(wú)規(guī)顆 粒的性能，當(dāng)材料的特征維度達(dá)到納米尺寸時(shí)其性能相對(duì)于本體材料將發(fā)生顯著變化， 在制造納米功能器件等方面扮演著重要的角色。近年來(lái)，研究人員在納米聚苯胺的制 備方面取得了較大的進(jìn)展，但是形態(tài)參數(shù)可調(diào)、電磁性能優(yōu)良的聚苯胺納米線/納米顆 粒復(fù)合體系的制備仍然是實(shí)現(xiàn)它們?cè)诩夹g(shù)上應(yīng)用的關(guān)鍵。
目前用于制備聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的方法主要是模板法、自組裝法、 界面聚合、種子聚合法等方法，這些方法普遍存在以下問(wèn)題(1)苯胺聚合結(jié)束后所 采用的模板劑不易去除；(2)反應(yīng)介質(zhì)中油相有機(jī)溶劑的環(huán)境污染問(wèn)題；(3)生產(chǎn)成 本高；(4)聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的形貌參數(shù)、電磁性能難于控制等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系 的制備方法，在制備納米聚苯胺的基礎(chǔ)上，以含有八個(gè)支鏈結(jié)構(gòu)的脂溶性蔗糖八醋酸 酯為模板劑，水與水溶性有機(jī)溶劑組成的均相體系為反應(yīng)介質(zhì)，得到了一種形貌參數(shù) 可控、電磁性能優(yōu)良的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系及其制備方法。本發(fā)明闡述的 制備方法對(duì)環(huán)境無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高，易于工業(yè)化生產(chǎn)，所得聚苯胺納米纖維/納米顆粒復(fù)合體系具有良好的電磁性能。用本發(fā)明所合成的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù) 合體系可應(yīng)用于隱身材料、電磁屏蔽材料、防靜電材料等領(lǐng)域。 技術(shù)方案
一種聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，其特征在于步驟如下 步驟1、將0. 1 10份蔗糖八醋酸酯溶解在30 200份水與水溶性有機(jī)溶劑組成 的均相體系中；
步驟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； 步驟3、在攪摔條件下加入2 10份苯胺形成組份A;
步驟4、在攪拌條件下將組份B連續(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1. Oral/min 5.0ml/rain，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)3 12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制在0t: 5'C之間；所 述的組份B是將4 50份氧化劑過(guò)硫酸銨溶解在20 50份水與水溶性有機(jī)溶劑形成 的均相體系中形成組份B;
步驟5、將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；
步驟6、用鹽酸水溶液進(jìn)行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M 4.0M，摻 雜的時(shí)間為3 12小時(shí)；
步驟7、洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí)的 真空度為0. 6 MPa 0. 9MPa，干燥的溫度為60。C 10(TC; 上述步驟中各組份單位為質(zhì)量份。
所述的蔗糖八醋酸酯為一種含有八個(gè)支鏈結(jié)構(gòu)的脂溶性有機(jī)小分子化合物。 所述的水溶性有機(jī)溶劑為醇類或酮類能與水形成均相體系的有機(jī)溶劑，其中水溶 性有機(jī)溶劑的體積含量為0 100%。 有益效果本發(fā)明涉及的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，其特點(diǎn)在于(l)本 發(fā)明采用含有八個(gè)支鏈結(jié)構(gòu)的脂溶性蔗糖八醋酸酯為模板，通過(guò)逐滴滴加過(guò)硫酸銨溶 液使苯胺在聚合過(guò)程中以蔗糖八醋酸酯分子為模板，以納米線/納米顆粒復(fù)合體系的方 式聚集存在。以蔗糖八醋酸酯為模板有利于合成微觀形貌參數(shù)可調(diào)、電磁性能優(yōu)良的 聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系；(2)以水與水溶性有機(jī)溶劑形成的均相體系為反應(yīng) 介質(zhì)、避免了界面聚合及乳液聚合中油相有機(jī)溶劑的環(huán)境污染問(wèn)題；(3)水溶性有機(jī) 溶劑也是許多聚合物的良溶劑，這就為制備聚苯胺納米導(dǎo)電復(fù)合材料提供了新的研究 思路，具有較大的實(shí)用價(jià)值。以蔗糖八醋酸酯為模板、以水與水溶性有機(jī)溶劑形成的
均相體系為反應(yīng)介質(zhì)制備的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的掃描電鏡照片(SEM) 及X-射線衍射圖(XRD)如圖l、圖2所示；以蔗糖八醋酸酯為模板、以水與水溶性
有機(jī)溶劑形成的均相體系為反應(yīng)介質(zhì)制備的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系在
8.2GHz 12.4GHz范圍內(nèi)的電損耗性能及磁損耗性能如圖3、圖4所示。


圖1:以蔗糖八醋酸酯為模板、水與水溶性有機(jī)溶劑形成的均相體系制備的聚苯
胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的掃描電鏡(SEM)照片(a)水中、(b)水與水溶性有 機(jī)溶劑形成的均相體系中、(c)水溶性有機(jī)溶劑中。
圖2:以蔗糖八醋酸酯為模板、水與水溶性有機(jī)溶劑形成的均相體系制備的聚苯
胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的X-射線衍射(XRD)圖(a)水中、(b)水與水溶性有 機(jī)溶劑形成的均相體系中、(c)水溶性有機(jī)溶劑中。
圖3:以蔗糖八醋酸酯為模板、水與水溶性有機(jī)溶劑形成的均相體系制備的聚苯
胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的介電性能圖，其中(a)介電常數(shù)實(shí)部；(b)介電常數(shù)虛 部；(c)介電損耗。圖4:以蔗糖八醋酸酯為模板、水與水溶性有機(jī)溶劑形成的均相體系制備的聚苯 胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的磁性能圖，其中(a)磁導(dǎo)率實(shí)部；(b)磁導(dǎo)率虛部；(C) 磁損耗。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例l:
G)將0.1份蔗糖八醋酸酯溶解分散在30份水反應(yīng)介質(zhì)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(guò)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(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1.0ml/min 5.0ml/min，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)3 12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制在(TC 5'C 之間；
(6) 將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；
(7) 用鹽酸水溶液進(jìn)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(shí)間為3 12小時(shí)；
(8) 洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí)的真 空度為0.6 MPa 0.9MPa ，干燥的溫度為60°C 100°C 。
實(shí)施例2:
(1) 將水與水溶性有機(jī)溶劑按體積比l: 1的比例混合形成70份的均相體系；
(2) 將2份蔗糖八醋酸酯溶解在上述體系中；
(3) 在攪拌的條件下將5份鹽酸溶解在上述溶液中；
(4) 在攪拌條件下加入4份苯胺形成組份A;(5) 將IO份過(guò)硫酸銨溶解在水與水溶性有機(jī)溶劑按體積比1: 1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(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1.0ml/min 5.0ml/min;滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)3 12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制在0t: 5。C之 間；
(7) 將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；
(8) 用鹽酸水溶液進(jìn)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(shí)間為3 12小時(shí)；
(9) 洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米纖維/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí)的 真空度為0.6 MPa 0.9MPa ，干燥的溫度為60°C 100°C 。
實(shí)施例3:
(1) 將3份蔗糖八醋酸酯溶解分散在100份水反應(yīng)介質(zhì)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(guò)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(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1.0 ml/min 5.0ml/min，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)3 12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制 在(TC 5'C之間；
(6) 將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；
(7) 用鹽酸水溶液進(jìn)行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M 4.0M， 摻雜的時(shí)間為3 12小時(shí)；
(8) 洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí) 的真空度為0.6 MPa 0.9MPa ，干燥的溫度為60°C 100°C 。實(shí)施例4:
(1)將水與水溶性有機(jī)溶劑按體積比3: 2的比例混合形成150份的均相體系； (2 )將5份蔗糖八醋酸酯溶解在上述體系中；
(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10份苯胺形成組份A;
(5) 將50份過(guò)硫酸銨溶解在水與水溶性有機(jī)溶劑按體積比3: 2的比例混合生 成的50份均相體系中形成組份B;
(6) 在攪拌條件下將組份B連續(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1.0ml/min 5.0ml/min;滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)3 12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制在0。C 5'C之 間；
(7) 將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；
(8) 用鹽酸水溶液進(jìn)行二次慘雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5 M 4.0M，摻 雜的時(shí)間為3 12小時(shí)；
(9) 洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米纖維/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí)的 真空度為0.6 MPa 0.9MPa ，干燥的溫度為6(TC 10(TC 。
實(shí)施例5:
(1) 將10份蔗糖八醋酸酯溶解在200份水溶性有機(jī)溶劑介質(zhì)中；
(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(guò)硫酸銨溶解在50份水溶性有機(jī)溶劑形成組份B;
(5) 在攪拌條件下將組份B連續(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1.0 ml/min 5.0ml/min;滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)3 12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制在0'C 5'C之 間；(6) 將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；
(7) 用鹽酸水溶液進(jìn)行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M 4.0M，摻雜 的時(shí)間為3 12小時(shí)；
(8) 洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米纖維/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí)的 真空度為0.6MPa 0.9MPa ，干燥的溫度為60°C 100°C 。
本發(fā)明以含有八個(gè)支鏈的脂溶性蔗糖八醋酸酯為模板劑、水與水溶性有機(jī)溶劑組 成的均相體系為反應(yīng)介質(zhì)，通過(guò)模板聚合法以鹽酸為摻雜酸來(lái)制備聚苯胺納米線/納米 顆粒復(fù)合體系，有利于利用蔗糖八醋酸酯分子中的支鏈引發(fā)苯胺的定向聚合制備聚苯 胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，而且釆用水與水溶性有機(jī)溶劑為反應(yīng)體系，避免了界面 聚合及乳液聚合中油相有機(jī)溶劑的環(huán)境污染問(wèn)題，另外水溶性有機(jī)溶劑也是許多聚合 物的良溶劑，這就為制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料提供了新的研究思路，具有較大的實(shí)用 價(jià)值。按本發(fā)明提供的以脂溶性蔗糖八醋酸酯為模板、以水與水溶性有機(jī)溶劑形成的 均相體系為反應(yīng)介質(zhì)合成的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，其形貌參數(shù)可以通過(guò)改 變蔗糖八醋酸酯的用量、水溶性有機(jī)溶劑的體積含量、摻雜酸的濃度、反應(yīng)時(shí)間及反 應(yīng)溫度等反應(yīng)參數(shù)來(lái)控制。
權(quán)利要求
1、一種聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，其特征在于步驟如下步驟1、將0.1～10份蔗糖八醋酸酯溶解在30～200份水與水溶性有機(jī)溶劑組成的均相體系中；步驟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；步驟3、在攪拌條件下加入2～10份苯胺形成組份A；步驟4、在攪拌條件下將組份B連續(xù)逐滴滴加到組份A中，滴加速度為1.0ml/min～5.0ml/min，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)3～12小時(shí)，反應(yīng)溫度控制在0℃～5℃之間；所述的組份B是將4～50份氧化劑過(guò)硫酸銨溶解在20～50份水與水溶性有機(jī)溶劑形成的均相體系中形成組份B；步驟5、將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后分別用甲醇、丙酮和去離子水洗滌至濾液無(wú)色；步驟6、用鹽酸水溶液進(jìn)行二次摻雜，二次摻雜用的鹽酸濃度為0.5M～4.0M，摻雜的時(shí)間為3～12小時(shí)；步驟7、洗滌后真空干燥即得到聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，真空干燥時(shí)的真空度為0.6MPa～0.9MPa，干燥的溫度為60℃～100℃；上述步驟中各組份單位為質(zhì)量份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，其特征在于 所述的蔗糖八醋酸酯為一種含有八個(gè)支鏈結(jié)構(gòu)的脂溶性有機(jī)小分子化合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，其特^E在于:所述的水溶性有機(jī)溶劑為醇類或酮類能與水形成均相體系的有機(jī)溶劑，其中水溶性有機(jī)溶劑的體積含量為0 100%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系的制備方法，技術(shù)特征在于以含有八個(gè)支鏈的脂溶性蔗糖八醋酸酯為模板劑、水與水溶性有機(jī)溶劑組成的均相體系為反應(yīng)介質(zhì)，通過(guò)模板聚合法以鹽酸為摻雜酸來(lái)制備聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，有利于利用蔗糖八醋酸酯分子中的支鏈引發(fā)苯胺的定向聚合制備聚苯胺納米線/納米顆粒復(fù)合體系，而且采用水與水溶性有機(jī)溶劑為反應(yīng)體系，避免了界面聚合及乳液聚合中油相有機(jī)溶劑的環(huán)境污染問(wèn)題，另外水溶性有機(jī)溶劑也是許多聚合物的良溶劑，這就為制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料提供了新的研究思路，具有較大的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C08G73/02GK101302294SQ20081015026
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者王東紅, 華 邱, 英 黃, 齊暑華 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)