專利名稱：：一種水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電致變色功能聚合物
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用聚乙烯醇磺酸鹽(PVSM)作為聚合導(dǎo)向模板制備水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料的方法。
背景技術(shù)：
：在眾多導(dǎo)電高分子材料中，聚苯胺(PANI)由于原料易得、合成方法簡單、電導(dǎo)率高、環(huán)境穩(wěn)定性好以及摻雜機(jī)制特殊等優(yōu)點(diǎn)，成為了本征導(dǎo)電高聚物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但由于聚苯胺鏈的強(qiáng)剛性和鏈間強(qiáng)相互作用使得它的溶解性極差，限制了它的大面積、大規(guī)模應(yīng)用，改善聚苯胺的溶解性已成為國內(nèi)外研究者密切關(guān)注的課題。近年來，聚苯胺的溶解性和可加工性已有很大的改善，較好地解決了導(dǎo)電聚苯胺在普通有機(jī)溶劑中的懸浮穩(wěn)定性，甚至溶解性問題。但大多數(shù)溶劑為含強(qiáng)氫鍵作用基團(tuán)的有機(jī)溶劑(如甲酚，苯酚，三氟乙酸等)，致癌性強(qiáng)，使用成本高，安全性差且污染環(huán)境，迫切需要一種“綠色溶劑”來取而代之(Mav,I.；Zigon,M.；Sebenik,A.Sulfonatedpolyaniline.SyntMet.1999，101:717-718)。制備水溶性聚苯胺功能材料，不僅可以避免環(huán)境污染，還可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過改變聚合單體，或在其芳環(huán)主鏈結(jié)構(gòu)上引入適當(dāng)長度的側(cè)鏈或其他官能團(tuán)可以達(dá)到增進(jìn)溶解的目的?；撬峄鶊F(tuán)是一種重要的親水性官能團(tuán)，以氨基苯磺酸作為聚合單體合成聚苯胺衍生物是目前通過單體改性獲得可溶性聚苯胺的常用方法(Rong，H.L.；Lai,H.H.；Wang,J.J.Self-dopingeffectsonthemorphology,electrochemicalandconductivitypropertiesofself-assembledpolyanilines.ThinSolidFilms.2008,517:500-505.Han,C.C.；Lu,C.H.HighlyConductiveandThermallyStableSelf-dopingPropylthiosulfonatedPolyanilines.Macromolecules.2003，36:7908-7915.)?；撬峄囊?，使得聚苯胺在水中具有良好的溶解性的同時(shí)，聚苯胺主鏈上的磺酸基團(tuán)能夠提供氫離子，可以對(duì)聚苯胺分子進(jìn)行摻雜。這種通過自身結(jié)構(gòu)而無需外加酸進(jìn)行摻雜的方式稱為“自摻雜”(SPAN)。但聚合過程中磺酸基團(tuán)在聚苯胺主鏈上分布不均勻，造成了磺酸基團(tuán)的自摻雜效率降低。烷氧基、羥基和氨基作為常見的親水性基團(tuán)也用來對(duì)聚苯胺分子鏈進(jìn)行修飾(Li，X.G.Facilesynthesisofhighlysolublecopolymersandsubmicrometer-particlesfromethylanilinewithanisidineandsulfoanisidine.Polymer2004，45:101-115.Kar,P.；Pradhan,N.C.Anovelrouteforthesynthesisofprocessableconductingpoly(m-aminophenol).MaterialsChemistryandPhysics.2008，111:59-64.馬利，湯琪.共聚態(tài)聚苯胺的合成及性能.高分子材料科學(xué)與工程.2003，19:76-79.Hua，Μ.Y.Water-solubleself-acid-dopedconductingpolyaniline:poly(aniline-co-N-propylbenzenesulfonicacid-aniline).Polymer.2000,41:813-815.)。通常經(jīng)修飾的產(chǎn)物在二甲基亞砜(DMSO)、氮甲基吡咯烷酮(NMP)以及N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等有機(jī)溶劑中具有一定的溶解性，要增大其在水中的溶解性能還需進(jìn)一步改性。權(quán)利要求1.一種水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料制備方法，其特征在于包括以下步驟第一步，聚乙烯醇磺酸鹽即PVSM與苯胺的預(yù)反應(yīng)將聚乙烯醇磺酸鹽溶于水配成0.011摩爾/升的水溶液，通過磁力攪拌待固體完全溶解后，用13摩爾/升的強(qiáng)酸溶液調(diào)節(jié)聚乙烯醇磺酸鹽水溶液的PH值為14;再加入經(jīng)重新蒸餾提純后的苯胺，控制苯胺與聚乙烯醇磺酸鹽的摩爾比為1:0.31.5，在-560°C條件下攪拌14小時(shí)進(jìn)行預(yù)反應(yīng)得預(yù)反應(yīng)溶液；第二步，苯胺的氧化聚合反應(yīng)在-1060°C下往預(yù)反應(yīng)溶液中逐滴加入0.010.5摩爾/升的引發(fā)劑，引發(fā)劑與苯胺的摩爾比為0.31.5:1，滴加完后繼續(xù)反應(yīng)1020小時(shí)；第三步，聚苯胺/聚乙烯醇磺酸即PANI/PVSA電致變色材料的分離與提純待第二步反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合溶液過濾除去不溶物得反應(yīng)母液，將反應(yīng)母液傾入體積為反應(yīng)母液體積15倍的無水乙醇中進(jìn)行沉淀，過濾得墨綠色泥狀固體；用體積比為乙醇水=2101的溶液反復(fù)洗滌墨綠色泥狀固體至濾液呈中性，將墨綠色泥狀固體溶于水中配成飽和的自摻雜聚苯胺水溶液即為水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料的水溶液。2.如權(quán)利要求1所述的水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料制備方法，其特征在于所述的聚乙烯醇磺酸鹽為聚乙烯醇磺酸鉀、聚乙烯醇磺酸鈉之一種，數(shù)均分子量30010000。3.如權(quán)利要求1所述的水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料制備方法，其特征在于所述的強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸之一種。4.如權(quán)利要求1所述的水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為水溶性的、具有氧化性的有機(jī)或無機(jī)化合物，選自過硫酸銨、重鉻酸鉀、過氧化氫、碘酸鉀、三氯化鐵、氯酸鉀、高錳酸鉀、碳酸酯類過氧化物之一種或它們的混和物。全文摘要本發(fā)明公開了一種水溶性自摻雜聚苯胺電致變色材料制備方法，目的是克服和解決溶液摻雜法合成的聚苯胺存在結(jié)合程度低、摻雜效率低、后處理工序復(fù)雜、反應(yīng)副產(chǎn)物多、產(chǎn)物穩(wěn)定性差等問題。技術(shù)方案是先將聚乙烯醇磺酸鹽與苯胺進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，接著利用引發(fā)劑對(duì)苯胺進(jìn)行氧化聚合得到水溶性摻雜態(tài)聚苯胺，最后將聚苯胺/聚乙烯醇磺酸鹽電致變色材料進(jìn)行分離與提純，將產(chǎn)物保存于水溶液中待用。本發(fā)明工藝簡單、產(chǎn)率高、環(huán)境污染小，易于工業(yè)化生產(chǎn)，且產(chǎn)物具有良好的水溶解性、熱穩(wěn)定性、固體導(dǎo)電性和電致變色性能。文檔編號(hào)C08L29/02GK102030984SQ201010560930公開日2011年4月27日申請(qǐng)日期2010年11月26日優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日發(fā)明者信聰,姚萌,李華,洪曉斌,王華林,王琿,盤毅,謝凱申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)