專利名稱：二次酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電材料的制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電聚合物自上世紀(jì)70年代被發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展以其優(yōu)異的電化學(xué)性能在傳感器、光電材料、金屬防腐、抗靜電涂料等領(lǐng)域有巨大市場需求。其中導(dǎo)電高分子聚苯胺因具有良好的氧化還原性和環(huán)境穩(wěn)定性，電導(dǎo)率高且理化性能優(yōu)異，原料廉價(jià)且合成方法簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有商業(yè)應(yīng)用前景的導(dǎo)電高分子材料之一。本征態(tài)的聚苯胺(既完全氧化型苯式或完全還原型醌式)并不導(dǎo)電，只有將其部分氧化形成苯式-醌式共存的結(jié)構(gòu)單元時(shí)才能得到導(dǎo)電聚苯胺。摻雜是提高聚苯胺導(dǎo)電性能的有效途徑，質(zhì)子酸摻雜更是其中的研究熱點(diǎn)。 苯胺單體在氧化劑的存在下能比較迅速地氧化聚合成聚苯胺，但純聚苯胺即不經(jīng)過摻雜時(shí)其導(dǎo)電性較差，只有經(jīng)過合適摻雜劑摻雜后才能表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。中國專利200710060136.1，報(bào)道了原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法，該方法在十二烷基苯環(huán)酸鈉溶液中加入檸檬酸、樟腦磺酸或鹽酸作為摻雜劑溶液制備導(dǎo)電聚苯胺復(fù)合膜，但所得產(chǎn)物電導(dǎo)率較低，僅為7. 21Xl(T4S/cm O. 286S/cm。中國專利200510096471. 8，報(bào)道了導(dǎo)電聚苯胺納米纖維的制備方法，該方法利用超聲波將制備好的本征態(tài)聚苯胺纖維通過摻雜氧化得到直徑為2(Tl00nm、長度為50(T5000nm的導(dǎo)電聚苯胺纖維，但該工藝的操作較為復(fù)雜且實(shí)施條件要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二次酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺的制備方法。本發(fā)明是二次酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺的制備方法，其步驟為
(1)首先將一次摻雜劑氨基磺酸和苯胺單體以及水混合，氨基磺酸與苯胺單體的摩爾比為3 10 I ;在(T40°C下均勻攪拌l(T30min后，加入氧化劑過硫酸銨水溶液，其中過硫酸銨與苯胺單體的摩爾比為0. 2 1. O I ;均勻攪拌，時(shí)間持續(xù)1. 5 4h，得到一次摻雜產(chǎn)物溶液；
(2)然后，向一次摻雜產(chǎn)物溶液加入二次摻雜劑鹽酸溶液，鹽酸與苯胺單體的摩爾比為20:1，再繼續(xù)反應(yīng)，時(shí)間持續(xù)2 4. 5h，得到二次摻雜產(chǎn)物，一次摻雜和二次摻雜總反應(yīng)時(shí)間為6h ；
(3)最后，將反應(yīng)液過濾，蒸餾水洗滌至濾液呈中性，再將濾餅干燥，經(jīng)粉碎得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末。本發(fā)明的有益之處是合成工藝簡單，合成時(shí)間較短，合成的導(dǎo)電聚苯胺材料導(dǎo)電性較高，穩(wěn)定性較好。合成的聚苯胺電導(dǎo)率較高，可用于傳感器、生物醫(yī)學(xué)、電子器件等領(lǐng)域。


圖1為實(shí)施例8制備的聚苯胺掃描電鏡照片。具體實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是二次酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺的制備方法，其步驟為
(1)首先將一次摻雜劑氨基磺酸和苯胺單體以及水混合，氨基磺酸與苯胺單體的摩爾比為3 10 I ;在(T40°C下均勻攪拌l(T30min后，加入氧化劑過硫酸銨水溶液，其中過硫酸銨與苯胺單體的摩爾比為0. 2 1. O I ;均勻攪拌，時(shí)間持續(xù)1. 5 4h，得到一次摻雜產(chǎn)物溶液；
(2)然后，向一次摻雜產(chǎn)物溶液加入二次摻雜劑鹽酸溶液，鹽酸與苯胺單體的摩爾比 為20:1，再繼續(xù)反應(yīng)，時(shí)間持續(xù)2 4. 5h，得到二次摻雜產(chǎn)物，一次摻雜和二次摻雜總反應(yīng)時(shí)間為6h ；
(3)最后，將反應(yīng)液過濾，蒸餾水洗滌至濾液呈中性，再將濾餅干燥，經(jīng)粉碎得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末。實(shí)施例1
將含O. 0022mol過硫酸銨的水溶液，攪拌下，加入到事先混合好的含O. 088mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)2h，而后將含O. 15mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)4h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為2. 5 S · cnT1。實(shí)施例2
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 077mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)3. 5h，而后將含O. 05mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)2. 5h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為1. 6S · cm 1 ο實(shí)施例3
將含O. 0066mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 055mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)3. 5h，而后將含O.1mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)2. 5h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為O. 7S · cm 1 ο實(shí)施例4
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 055mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)3. 5h，而后將含O. 15mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)2. 5h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為1. 7S · cm 1 ο實(shí)施例5
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 055mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)4. 5h，而后將含O.1mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)1. 5h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為1. 3S · cm 1 ο實(shí)施例6·將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 077mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)2. Oh,而后將含O. 05mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)4. 0h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為1.1S · cm 1 ο實(shí)施例7
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液，攪拌下，加入到事先混合好的含O. 044mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)2h，而后將含O. 15mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)4h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為1.4 S · cnT1。實(shí)施例8
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 055mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)3. 5h，而后含O.1mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)2. 5h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為3. 2 S κπΓ1。如圖1所示，化學(xué)氧化聚合法制備得到的聚苯胺呈球形，顆粒粒徑較小，聚集結(jié)構(gòu)并不規(guī)則，有球狀、短棒狀等，團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)間有較多空隙，使得聚苯胺有較大的表面積，聚苯胺的電導(dǎo)率與其顆粒大小、形態(tài)以及團(tuán)聚的緊密程度密不可分。比較例I
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 077mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)2h，而后將含O. 15mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)4h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為2. 6 S · cnT1。比較例2
將含O. 0044mol過硫酸銨的水溶液,攪拌下,加入到事先混合好的含O. 055mol氨基磺酸和O. Ollmol苯胺單體的水溶液中，常溫常壓下，攪拌反應(yīng)2h，而后將含O. 075mol鹽酸的水溶液加入反應(yīng)溶液中，繼續(xù)反應(yīng)4h，共反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后將濾餅40°C下真空干燥，經(jīng)粉碎后得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為1.1 S κπΓ1。
權(quán)利要求
1.二次酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺的制備方法，其步驟為(1)首先將一次摻雜劑氨基磺酸和苯胺單體以及水混合，氨基磺酸與苯胺單體的摩爾比為3 10 I ;在(T40°C下均勻攪拌l(T30min后，加入氧化劑過硫酸銨水溶液，其中過硫酸銨與苯胺單體的摩爾比為0. 2 1. O I ;均勻攪拌，時(shí)間持續(xù)1. 5 4h，得到一次摻雜產(chǎn)物溶液；(2)然后，向一次摻雜產(chǎn)物溶液加入二次摻雜劑鹽酸溶液，鹽酸與苯胺單體的摩爾比為20:1，再繼續(xù)反應(yīng)，時(shí)間持續(xù)2 4. 5h，得到二次摻雜產(chǎn)物，一次摻雜和二次摻雜總反應(yīng)時(shí)間為6h ；(3)最后，將反應(yīng)液過濾，蒸餾水洗滌至濾液呈中性，再將濾餅干燥，經(jīng)粉碎得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末。
全文摘要
二次酸摻雜導(dǎo)電聚苯胺的制備方法，首先將一次摻雜劑氨基磺酸和苯胺單體以及水混合，氨基磺酸與苯胺單體的摩爾比為3～10:1；然后，在0~40℃下均勻攪拌10~30min，加入氧化劑過硫酸銨水溶液，過硫酸銨與苯胺單體的摩爾比為0.2～1.0:1，攪拌下，反應(yīng)一定時(shí)間，得到一次摻雜產(chǎn)物；再者，向其中加入二次摻雜劑鹽酸溶液，鹽酸與苯胺單體的摩爾比為1~20:1，繼續(xù)反應(yīng)一定時(shí)間得到二次摻雜產(chǎn)物，一次摻雜和二次摻雜總反應(yīng)時(shí)間為6h；最后，將反應(yīng)液過濾、蒸餾水洗滌至濾液呈中性，再將濾餅干燥，經(jīng)粉碎即得聚苯胺墨綠色導(dǎo)電粉末。
文檔編號C08K3/24GK103012787SQ20121046417
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者馮輝霞, 陳姣, 陳娜麗, 劉生麗, 王毅, 張建強(qiáng), 王冰 申請人:蘭州理工大學(xué)