專利名稱：一種光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)電高分子納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子的制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯胺具有優(yōu)異電活性、原料便宜、易于合成、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已成為最具有廣泛商業(yè)應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物之一.然而，聚苯胺結(jié)構(gòu)的高度芳香性使其具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，導(dǎo)致了溶液加工或熔融加工障礙.將納米技術(shù)引入聚苯胺材料中，不僅有望解決加工成型問題，從而推進(jìn)導(dǎo)電聚合物的工業(yè)化進(jìn)程，而且還能使其集導(dǎo)電性和納米效應(yīng)于一體，使其在傳感器、發(fā)光二級(jí)管、超級(jí)電容器、防靜電材料和電磁屏蔽材料等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景。目前聚苯胺納米粒子的制備方法主要采取微乳液聚合法、分散聚合法以及電化學(xué)聚合法。微乳液聚合中要用到大量的乳化劑，造成體系中聚苯胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，效率低下，而且該方法還需要用到有機(jī)溶劑；而電化學(xué)法雖然能夠通過調(diào)節(jié)電化學(xué)參數(shù)等來對(duì)聚苯胺納米粒子的大小形態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是電化學(xué)法所獲得聚苯胺納米粒子的數(shù)量受電極面積所限，難以獲得大量的納米粒子。分散聚合法采用帶有大量親水基團(tuán)的聚合物作為分散劑，來穩(wěn)定所合成的聚苯胺納米粒子，避免其在水溶液中沉淀或絮凝。常用的分散劑有聚乙烯醇、 聚乙烯基吡咯烷酮、羥基丙基纖維素等。然而采用這些聚合物作為分散劑難以對(duì)所形成的聚苯胺納米粒子的粒徑和均勻性進(jìn)行控制。雙親聚合物同時(shí)含有親水鏈段和親油鏈段，在水溶液中能夠進(jìn)行自組裝形成膠束，通過調(diào)節(jié)鏈段的親水性與親油性以及親水鏈段和親油鏈段的比例來對(duì)膠束的形態(tài)和粒徑進(jìn)行控制。^eh-Lin Loo等人通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方式得到含有甲基丙烯酸甲酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鏈段的嵌段式雙親聚合物，該雙親聚合物能夠在水中自組裝形成膠束，以此膠束作為聚合模板來引導(dǎo)苯胺的聚合，所得到的聚苯胺納米粒子非常均勻，基本上成單分散性，而且可以通過調(diào)節(jié)甲基丙烯酸甲酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鏈段的比例來對(duì)最后聚苯胺納米粒子的粒徑進(jìn)行調(diào)節(jié)(Tracy Bucholz, Yangming Sun and Yueh-Lin Loo, Near—monodispersed polyaniline particles through template synthesis and simultaneous doping withdiblock copolymers of PMA and PAAMPSA, J. Mater. Chem.，2008，18，5835-5842)。然而嵌段共聚物制備繁瑣，需要專門的催化劑，所需條件比較苛刻，成本高，不適合大批量的生產(chǎn)。而無規(guī)雙親共聚物與嵌段共聚物相似，在水溶液中也能自組裝成膠束，而且其制備簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的自由基聚合即可完成。因此本專利采用自由基聚合合成了無規(guī)雙親聚合物，利用其在水中自組裝形成的膠束作為聚合模板來制備大小均勻且能夠水分散的聚苯胺納米粒子，并通過向該雙親聚合物中引入光敏性基團(tuán)從而賦予聚苯胺納米粒子光敏性。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明的目的在于提供一種光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子的制備方法，該制備方法采用光敏性雙親聚合物膠束作為聚合模板和穩(wěn)定劑，簡(jiǎn)單效率高。所得到的聚苯胺納米粒子大小均勻，具有好的水分散性，并且可以進(jìn)行光交聯(lián)，是一種環(huán)境友好的光敏性導(dǎo)電納米粒子，還具有好的成膜性能，可以用于光固化導(dǎo)電涂料、傳感器以及納米粒子噴墨打印等方面。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為第一步，制備具有可紫外輻照光交聯(lián)的雙親聚合物。第二步，將第一步中所獲得的雙親聚合物在攪拌條件下添加去離子水，制得光敏性雙親聚合物膠束溶液。第三步，向上述光敏性聚合物膠束溶液里加入苯胺單體，然后在低溫下，加入氧化劑和無機(jī)酸的混合液，使苯胺發(fā)生聚合。反應(yīng)完畢后，得到含光敏性聚苯胺納米粒子的溶液。第四步，將第三步得到的溶液離心、洗滌，得到光敏性聚苯胺納米粒子。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明以光敏性雙親聚合物膠束為聚合模板，通過化學(xué)氧化聚合法制備導(dǎo)電聚苯胺納米粒子，通過調(diào)節(jié)雙親聚合物的親水親油鏈段的比例以及分子量，可以對(duì)所得到的聚苯胺納米粒子的形貌、尺寸和性能進(jìn)行控制。而且雙親聚合物的存在使得聚苯胺納米粒子能夠在水中分散，其加工性能和環(huán)境友好性得到了改善，得到的納米粒子分散液還具有好的成膜性能。雙親聚合物模板中光敏性單體的存在還賦予了所制得的聚苯胺納米粒子光交聯(lián)性，有望進(jìn)一步拓展其應(yīng)用。


所附圖是所制得的光敏性聚苯胺納米粒子的透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地解釋本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)解釋。實(shí)施例1稱量2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2. 45g，乙基香豆素0. 62g，引發(fā)劑偶氮二異丁腈 0. 072g于25mL 二氧六環(huán)中，充氮?dú)?0分鐘，65°C下反應(yīng)Mh，冷卻到室溫，蒸去多余的溶齊U，在二氯乙烷中沉淀得到純的共聚物。將此共聚物溶解在水溶液中，冷卻到0°c，加入苯胺 (0. 5g)的鹽酸溶液，再一次性加入含1.3g過硫酸銨水溶液，攪拌8小時(shí)。將得到的墨綠色聚苯胺分散液進(jìn)行離心(lOOOOrpm)分離提純得到光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子。實(shí)施例2稱量丙烯酸1. 72g，2_肉桂酸酰氧乙基-(甲基)丙烯酸酯0. 85g，引發(fā)劑偶氮二異丁腈0. 065g于25mL 二氧六環(huán)中，充氮?dú)?0分鐘，65°C下反應(yīng)Mh，冷卻到室溫，蒸去多余的溶劑，在二氯乙烷中沉淀得到純的共聚物。將此共聚物溶解在水溶液中，冷卻到0°C，加入苯胺(0.78g)的鹽酸溶液，再一次性加入含1.9g過硫酸銨水溶液，攪拌8小時(shí)。將得到的墨綠色聚苯胺分散液進(jìn)行離心(SOOOrpm)分離提純得到光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子。
權(quán)利要求
1.一種光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于制備步驟和條件如下第一步，采用自由基聚合制備具有可紫外輻照光交聯(lián)的雙親聚合物。第二步，將第一步中所獲得的雙親聚合物在攪拌條件下添加去離子水，制得光敏性雙親聚合物膠束溶液。第三步，向上述光敏性聚合物膠束溶液里加入苯胺單體，攪拌0. 5 2個(gè)小時(shí)，在低溫下，加入氧化劑和無機(jī)酸的混合液，使苯胺發(fā)生聚合，反應(yīng)時(shí)間為2 72小時(shí)。反應(yīng)完畢后， 得到含光敏性聚苯胺納米粒子的溶液。第四步，將第三步得到的溶液離心、洗滌，得到光敏性聚苯胺納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于第一步中光敏性雙親聚合物由具有可紫外輻照光交聯(lián)的光敏性單體和親水性的單體共聚而成。其中，光敏性單體選自如下幾類光敏單體中的一種或幾種7-(4-乙烯基芐氧基)-4-甲基香豆素、2-肉桂酸酰氧乙基_(甲基)丙烯酸酯、2-羥甲基-(4-甲基香豆素)氧乙基-甲基丙烯酸酯、7-丙烯酸香豆素酯，7-丙烯酰氧乙基-4-甲基香豆素醚，甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝(甲基)香豆素醚，(甲基)丙烯酰氧乙氧基聚己內(nèi)酯基肉桂酸酯，(甲基)丙烯酰氧乙基咖啡酸酯。該類單體在自由基共聚時(shí)的投料量占單體摩爾總量的10% 80%。親水性單體選自如下一種或幾種(甲基)丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、(N-異丙基)丙烯酰胺、 N-甲基吡咯烷酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于第一步所得到的光敏性雙親聚合物重均分子量在5000 100000之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于光敏性雙親聚合物與苯胺單體的用量之比為0.1 1 20 1，苯胺單體與氧化劑的用量之比為 1 1 4 1，氧化劑與無機(jī)酸的用量比為1 1 1 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于第三步中氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鉀，無機(jī)酸為鹽酸、硫酸或硝酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于所制得的光敏性聚苯胺納米粒子的粒徑在20 1000納米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于所制得的光敏性聚苯胺納米粒子可以重新分散于水溶液中，而且得到的納米粒子分散液具有好的成膜性能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子的制備方法，屬于功能高分子材料領(lǐng)域。本發(fā)明的光敏性聚苯胺納米粒子的制備方法為以可紫外輻照光交聯(lián)的雙親聚合物膠束為聚合模板以及穩(wěn)定劑，加入引發(fā)劑使苯胺單體聚合，得到含光敏性聚苯胺納米粒子的溶液；將溶液離心分離，得所述光敏性聚苯胺納米粒子。該聚苯胺可以在水中穩(wěn)定分散，得到的納米粒子分散液具有好的成膜性能。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，是在水性體系中進(jìn)行的一種光敏性導(dǎo)電聚苯胺納米粒子的綠色制備方法。采用本發(fā)明方法制備的聚苯胺納米粒子大小均勻，在光電子器件、光固化導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電油墨、傳感器、納米粒子噴墨打印、以及電子屏蔽和隱身技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08F220/58GK102492137SQ20111037948
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉曉亞, 吳海強(qiáng), 周群, 姜思思, 羅靜 申請(qǐng)人:江南大學(xué)