專利名稱：一種氮化鉻-聚苯胺納米復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬納米復合材料制備領域，特別是涉及一種氮化鉻-聚苯胺納米復合材料的 制備方法。
背景技術：
氮化物材料因具有工程應用特性而倍受關注。 一些過渡金屬氮化物表現(xiàn)出高強度、 高硬度、良好的導電、導熱性和催化特性。因此氮化物在封裝材料、結構材料、催化劑 等方面有廣泛應用。由于氮化物通常需要在高溫下，長時間反應生成，所以長期以來制 備納米級氮化物粉體一直比較困難。申請者于2002年在yo"27 a7 of t力e血eric朋 6br柳ic 5bcietK上報道了以納米氧化鉻為前驅(qū)體、氨氣為氮化劑而制備的氮化鉻納米 粉體材料，為納米氮化鉻材料的應用提供了可能。
聚苯胺由于有較高的電導率，較好的環(huán)境穩(wěn)定性，且原料廉價易得，合成方法簡便， 已成為最有前途的導電高分子之一。有關聚苯胺/無機復合材料的報道很多，例如楊 青林等2002年在《高等化學學報》上報道了聚苯胺/Fe304納米磁性復合材料；Yu Qiu 等2005年在J. Phys. Chem上報道了聚苯胺/TiN導電復合材料；趙戈等2006年在《精 細化工》上報道了聚苯胺/AT0納米復合材料；蘇碧桃等2006年在《西北師范大學學報》 上報道了聚苯胺/Ti02纖維復合材料；Junying Zhang等2007年在Cera/w'cs //7te/7 a"o/ a7上報道了聚苯胺/ZnO復合薄膜材料；Geik Ling Teoh等Kousik Dutta 等2007年也分別在ifeten'a" Ae"ei^上報道了聚苯胺/Al203和聚苯胺/Sn02納米復合 材料。
氮化鉻是一種反鐵磁性材料，它的比電阻為6.4X10—5Qxnf1。將氮化鉻納米粉體 與聚苯胺復合，能夠提高氮化鉻納米粉體與聚合物的相容性，改善聚苯胺的電性能，可 得到在物理與力學性能上同時具備無機材料的剛性、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、耐磨性和 有機基體的韌性、易加工性，具有良好力學性能的有機/無機復合材料。到目前為止， 還未有關于納米氮化鉻/聚苯胺復合材料的報道，本發(fā)明旨在提供一種制備納米氮化鉻-聚苯胺復合材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，該方法制備 工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，得到的氮化絡/聚苯胺納米復合材料具有較好相容性和分 散性。
本發(fā)明的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，包括以下步驟
(1) 納米氮化鉻粉體的表面改性
配制1. 5M的HC1摻雜劑溶液，將表面活性劑十二垸基苯磺酸鈉溶于摻雜劑鹽酸溶 液中，形成乳液，加入粒徑10 100nm的納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散一段 時間，使得表面活性劑和納米氮化鉻粉體充分作用，即得到經(jīng)表面改性過的納米氮化鉻 懸浮液；
(2) 氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備 將改性過的納米氮化鉻懸浮液移至三口瓶中，在400-800r/min機械攪拌下加入苯
胺單體；將引發(fā)劑硫酸氨溶于去離子水，機械攪拌下半小時內(nèi)滴入三口瓶中；在 0土0.5。C，機械攪拌原位聚合反應6-15小時；將所得懸浮液減壓抽濾，并用去離子水 及乙醇洗滌，真空干燥12小時，即得到氮化鉻/聚苯胺納米復合材料。
所述步驟(1)中的十二烷基苯磺酸鈉與氮化鉻的質(zhì)量比為1:10 1:50。 所述步驟(1)中的摻雜劑鹽酸加入量為保持反應體系pH在l土0.5。 所述步驟(1)中的對納米氮化鉻粉體超聲攪拌30 60分鐘。 所述步驟(2)中的引發(fā)劑過硫酸氨與苯胺單體摩爾比為1:1。 所述步驟(2)中合成的氮化鉻/聚苯胺納米復合材料中聚苯胺的含量為5 80wty。。 所述步驟(1)、 (2)可以通過調(diào)整納米氮化鉻和聚苯胺的引入量以及聚合溫度、聚 合時間制備含不同氮化鉻、聚苯胺比例的氮化鉻/聚苯胺納米復合材料。


圖1是氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的X射線衍射圖 圖2是氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的透射電鏡照片
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，應理解，這些實施例僅用于說明本 發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領 域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價同樣落于本申請所附權利要求書 所限定的范圍。
實施例1
稱取0. Olg十二烷基苯磺酸鈉溶于100ml 1.5M的稀鹽酸溶液中，形成乳液，加入 0.3g納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散30min，得到表面改性過的分散性好的納 米氮化鉻懸浮液，將該懸浮液移到三口瓶中，冰水浴冷卻至0。C;稱取1.86g的苯胺單
體均勻滴加到懸浮液中，并機械攪拌均勻；取1M的過硫酸銨溶液20ml，用30ml的分 液漏斗在半小時內(nèi)緩慢滴加到機械攪拌的混合液中，反應進行6h;所得懸浮液經(jīng)過減 壓抽濾并用去離子水及乙醇洗滌多次，得到產(chǎn)物經(jīng)真空干燥12h得到納米氮化鉻/聚苯 胺復合材料。圖1為本實施例所合成的氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的X射線衍射圖， 可以看出屬于聚苯胺和立方氮化鉻的衍射峰，說明合成了納米氮化鉻/聚苯胺納米復合 材料；圖2為氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的透射電鏡照片，表明氮化鉻均勻分散在聚 苯胺中，較少團聚。
實施例2
稱取0. 05g十二垸基苯磺酸鈉溶于100ml 1.5M的稀鹽酸溶液中，形成乳液，加入 0.5g納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散45min,得到表面改性過的分散性好的納 米氮化鉻懸浮液，將該懸浮液移到三口瓶中，冰水浴冷卻至0。C;稱取1.86g的苯胺單 體均勻滴加到懸浮液中，并機械攪拌均勻；取lM的過硫酸銨溶液20ral，用30ml的分 液漏斗在半小時內(nèi)緩慢滴加到機械攪拌的混合液中，反應進行8h;所得懸浮液經(jīng)過減 壓抽濾并用去離子水及乙醇洗滌多次，得到產(chǎn)物經(jīng)真空干燥12h得到氮化鉻/聚苯胺納 米復合材料。
實施例3
稱取0. 07g十二垸基苯磺酸鈉溶于100ml 1.5M的稀鹽酸溶液中，形成乳液，加入 0.7g納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散50min，得到表面改性過的分散性好的納 米氮化鉻懸浮液，將該懸浮液移到三口瓶中，冰水浴冷卻至0。C;稱取1.86g的苯胺單 體均勻滴加到懸浮液中，并機械攪拌均勻；取1M的過硫酸銨溶液20ml，用30ml的分液 漏斗在半小時內(nèi)緩慢滴加到機械攪拌的混合液中，反應進行10h;所得懸浮液經(jīng)過減壓 抽濾并用去離子水及乙醇洗滌多次，得到產(chǎn)物經(jīng)真空干燥12h得到氮化鉻/聚苯胺納米 復合材料
實施例4
稱取0.08g十二垸基苯磺酸鈉溶于100mll.5M的稀鹽酸溶液中，形成乳液，加入lg 納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散lh,得到表面改性過的分散性好的納米氮化鉻
懸浮液，將該懸浮液移到三口瓶中，冰水浴冷卻至0t);稱取1.86g的苯胺單體均勻滴 加到懸浮液中，并機械攪拌均勻；取1M的過硫酸銨溶液20ml，用30ml的分液漏斗在半 小時內(nèi)緩慢滴加到機械攪拌的混合液中，反應進行12h;所得懸浮液經(jīng)過減壓抽濾并用 去離子水及乙醇洗滌多次，得到產(chǎn)物經(jīng)真空干燥12h得到氮化鉻/聚苯胺納米復合材料。
權利要求
1.一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，包括以下步驟(1)納米氮化鉻粉體的表面改性配制100ml 1.5M的HCl摻雜劑溶液，將表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉溶于摻雜劑溶液中，形成乳液，加入粒徑10～100nm的納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散，使得表面活性劑和納米氮化鉻粉體充分作用，即得到經(jīng)表面改性過的納米氮化鉻懸浮液；(2)氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備將改性過的納米氮化鉻懸浮液移至三口瓶中，在400-800r/min機械攪拌下加入苯胺單體；將引發(fā)劑硫酸氨溶于去離子水，機械攪拌下滴入三口瓶中；在0±0.5℃，機械攪拌下原位聚合反應6～15小時；將所得懸浮液減壓抽濾，并用去離子水及乙醇洗滌，真空干燥12小時，即得到氮化鉻/聚苯胺納米復合材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(1)中的十二烷基苯磺酸鈉與氮化鉻的質(zhì)量比為1:10 1:50。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(1)中的慘雜劑鹽酸加入量為保持反應體系pH在l士0.5。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(1)中的對納米氮化鉻粉體超聲攪拌30 60分鐘。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(2)中的引發(fā)劑過硫酸氨與苯胺單體摩爾比為1:1。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(2)中合成的氮化鉻/聚苯胺納米復合材料中聚苯胺的含量為5 80wt%。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種氮化鉻/聚苯胺納米復合材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(1)、 (2)中通過調(diào)整納米氮化鉻和聚苯胺的引入量以及聚合溫度、聚合時間 制備含不同氮化鉻、聚苯胺比例的氮化鉻/聚苯胺納米復合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米氮化鉻(CrN)/聚苯胺(PANI)復合材料的制備方法，工藝過程為(1)配制1.5M的HCl摻雜劑溶液，將十二烷基苯磺酸鈉溶于溶液中，加入粒徑10～100nm的納米氮化鉻粉體，攪拌均勻，并超聲分散；(2)在400～800r/min機械攪拌下加入苯胺單體；將硫酸氨溶于去離子水，機械攪拌下滴入三口瓶中；在0±0.5℃，機械攪拌條件下原位聚合反應6～15小時；將所得懸浮液減壓抽濾，并用去離子水及乙醇洗滌，真空干燥12小時。本發(fā)明制備工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，得到的氮化鉻/聚苯胺納米復合材料具有較好相容性和分散性。
文檔編號C08L79/02GK101195710SQ200710170879
公開日2008年6月11日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權日2007年11月23日
發(fā)明者李耀剛, 王宏志, 石國英, 陸元元 申請人:東華大學