CN102050947A - 聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法 - Google Patents

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Abstract

聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法。聚苯胺具有优异的电学性能、良好的加工性和突出的环境稳定性，是典型的共轭聚合物和非常实用的聚合材料之一，被认为是最具有应用前景的导电高分子材料，已应用于纳米器件的制备，其微观结构或形貌是影响器件效能的重要因素。本发明包括具有苯胺单体聚合结构的聚苯胺纳米纤维，聚苯胺纳米纤维为以过硫酸铵为氧化剂、以带负电的阴离子十二烷基苯磺酸钠为乳液聚合的模板剂、以水与水溶性胶束的体系为反应介质，在油与水相界面处由氧化剂引发苯胺单体聚合形成产物。本发明应用于防静电材料、电磁屏蔽材料、传感器、二次电池、隐身材料、防腐材料及纳米功能器件等领域。

Description

聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法
技术领域：
本发明涉及聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法。
背景技术：
聚苯胺具有优异的电学性能、良好的加工性和突出的环境稳定性，是典型的共轭聚合物和非常实用的聚合材料之一，被认为是最具有应用前景的导电高分子材料，已应用于纳米器件的制备，其微观结构或形貌是影响器件效能的重要因素，因而制备聚苯胺的低维结构是当前的热点问题之一。
发明内容：
本发明的目的是提供一种乳液聚合法制备聚苯胺纳米纤维方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物，包括具有苯胺单体聚合结构的聚苯胺纳米纤维，聚苯胺纳米纤维为以过硫酸铵为氧化剂、以带负电的阴离子十二烷基苯磺酸钠为乳液聚合的模板剂、以水与水溶性胶束的体系为反应介质，在油与水相界面处由氧化剂引发苯胺单体聚合形成产物。
所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，所述的称取0.2g过硫酸铵(NH4)2S2O8溶解于50ml蒸馏水中形成过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，称取3g十二烷基苯磺酸钠加入到50mL水中形成十二烷基苯磺酸钠溶液；在反应器中加入100ml盐酸溶液浓度为0.2mol/L，加入4.0ml苯胺(An)形成苯胺盐酸盐溶液，过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5，依次加入十二烷基苯磺酸钠溶液和滴加过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，反应温度控制在0-60℃之间。反应时间为1-12h；最后形成溶液为墨绿色乳胶液，加入甲醇破乳20ml，真空抽滤后用丙酮、乙醇和蒸馏水洗涤至滤液无色且呈中性，在50℃下真空干燥24h，得到墨绿色聚苯胺。
所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，所述的称取1.6g过硫酸铵(NH4)2S2O8溶解于50ml蒸馏水中形成过硫酸(NH4)2S2O8水溶液，称取20g十二烷基苯磺酸钠加入到50ml水中形成十二烷基苯磺酸钠溶液；在反应器中加入100ml盐酸溶液浓度为1.4mol/L，加入4.0ml苯胺(An)形成苯胺盐酸盐溶液，过硫酸铵和苯胺摩尔比为1.5，依次加入十二烷基苯磺酸钠溶液和滴加过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，反应温度控制在0-60℃之间。反应时间为1-12h；最后溶液为墨绿色乳胶液，加入适量甲醇破乳，真空抽滤后用丙酮、乙醇和蒸馏水洗涤至滤液无色且呈中性，在50℃下真空干燥24h，得到墨绿色聚苯胺。
所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，所述的过硫酸铵(NH4)2S2O8用量可以在0.2g-1.6g之间，所述的十二烷基苯磺酸钠用量可以在3g-20g之间，所述的盐酸溶液浓度可以在0.2-1.4mol/L，所述的过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5-1.5。
本发明的有益效果：
1.本发明采用十二烷基苯磺酸钠为模板剂，通过滴加过硫酸铵溶液，使苯胺分子在聚合反应过程中以十二烷基苯磺酸钠分子在水溶液中形成的胶束为模板，以纳米纤维方式聚集。
2.本发明以表面活性剂分子在水溶液中形成的胶束为模板合成聚苯胺，通过调节水溶液酸性和表面活性剂浓度可控制胶束形态，因此得出结论聚苯胺是可控。
3.本发明的十二烷基苯磺酸钠即为模板剂，又为掺杂剂，避免了二次掺杂。
4.本发明采用乳液聚合法制备的聚苯胺，其溶解性、分子量、热稳定性及形态方面的性能都明显优于其它聚合所制得的聚苯胺。
附图说明：
附图1为聚苯胺纳米纤维扫描电子显微镜照片。
具体实施方式：
实施例1：
聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物，具有苯胺单体聚合结构的聚苯胺纳米纤维。
所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，在酸性介质中，以过硫酸铵为氧化剂、以带负电的阴离子十二烷基苯磺酸钠为乳液聚合的模板剂、以水与水溶性胶束的体系为反应介质；在油与水相界面处由氧化剂引发苯胺单体聚合，形成产物为聚苯胺纳米纤维，直径约为100nm，尺寸均匀。
所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，所述的称取0.2g过硫酸铵(NH4)2S2O8溶解于50mL蒸馏水中形成过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，称取3g十二烷基苯磺酸钠加入到50mL水中形成十二烷基苯磺酸钠溶液；在反应器中加入100mL盐酸溶液浓度为0.2mol/L，加入4.0mL苯胺An形成苯胺盐酸盐溶液，过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5，依次加入十二烷基苯磺酸钠溶液和滴加过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，反应温度控制在0-60℃之间。反应时间为1-12h；最后形成溶液为墨绿色乳胶液，加入甲醇破乳20ml，真空抽滤后用丙酮、乙醇和蒸馏水洗涤至滤液无色且呈中性，在50℃下真空干燥24h，得到墨绿色聚苯胺。
实施例2：
实施例1聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物，在酸性介质中，以过硫酸铵为氧化剂、以带负电的阴离子十二烷基苯磺酸钠为乳液聚合的模板剂、以水与水溶性胶束的体系为反应介质；在油与水相界面处由氧化剂引发苯胺单体聚合，形成产物为聚苯胺纳米纤维，直径约为100nm，尺寸均匀。
所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，所述的称取1.6g过硫酸铵(NH4)2S2O8溶解于50mL蒸馏水中形成过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，称取20g十二烷基苯磺酸钠加入到50mL水中形成十二烷基苯磺酸钠溶液；在反应器中加入100mL盐酸溶液浓度为1.4mol/L，加入4.0mL苯胺(An)形成苯胺盐酸盐溶液，过硫酸铵和苯胺摩尔比为1.5，依次加入十二烷基苯磺酸钠溶液和滴加过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，反应温度控制在0-60℃之间。反应时间为1-12h；最后溶液为墨绿色乳胶液，加入适量甲醇破乳，真空抽滤后用丙酮、乙醇和蒸馏水洗涤至滤液无色且呈中性，在50℃下真空干燥24h，得到墨绿色聚苯胺。
实施例3：
实施例1、2或3所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，所述的过硫酸铵(NH4)2S2O8用量可以在0.2g-1.6g之间，所述的十二烷基苯磺酸钠用量可以在3g--20g之间，所述的盐酸溶液浓度可以在0.2-1.4mol/L，所述的过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5-1.5。

Claims (5)

1.一种聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物，其特征是：包括具有苯胺单体聚合结构的聚苯胺纳米纤维，聚苯胺纳米纤维为以过硫酸铵为氧化剂、以带负电的阴离子十二烷基苯磺酸钠为乳液聚合的模板剂、以水与水溶性胶束的体系为反应介质，在油与水相界面处由氧化剂引发苯胺单体聚合形成产物。
2.一种权利要求1所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，其特征是：所述的称取0.2g过硫酸铵(NH4)2S2O8溶解于50ml蒸馏水中形成过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，称取3g十二烷基苯磺酸钠加入到50mL水中形成十二烷基苯磺酸钠溶液；在反应器中加入100ml盐酸溶液浓度为0.2mol/L，加入4.0ml苯胺(An)形成苯胺盐酸盐溶液，过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5，依次加入十二烷基苯磺酸钠溶液和滴加过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，反应温度控制在0-60℃之间。反应时间为1-12h；最后形成溶液为墨绿色乳胶液，加入甲醇破乳20ml，真空抽滤后用丙酮、乙醇和蒸馏水洗涤至滤液无色且呈中性，在50℃下真空干燥24h，得到墨绿色聚苯胺。
3.根据权利要求1或2所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，其特征是：所述的称取1.6g过硫酸铵(NH4)2S2O8溶解于50ml蒸馏水中形成过硫酸(NH4)2S2O8水溶液，称取20g十二烷基苯磺酸钠加入到50ml水中形成十二烷基苯磺酸钠溶液；在反应器中加入100ml盐酸溶液浓度为1.4mol/L，加入4.0ml苯胺(An)形成苯胺盐酸盐溶液，过硫酸铵和苯胺摩尔比为1.5，依次加入十二烷基苯磺酸钠溶液和滴加过硫酸铵(NH4)2S2O8水溶液，反应温度控制在0-60℃之间。反应时间为1-12h；最后溶液为墨绿色乳胶液，加入适量甲醇破乳，真空抽滤后用丙酮、乙醇和蒸馏水洗涤至滤液无色且呈中性，在50℃下真空干燥24h，得到墨绿色聚苯胺。
4.根据权利要求1或2所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，其特征是：所述的过硫酸铵(NH4)2S2O8用量可以在0.2g-1.6g之间，所述的十二烷基苯磺酸钠用量可以在3g-20g之间，所述的盐酸溶液浓度可以在0.2-1.4mol/L，所述的过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5-1.5。
5.根据权利要求3所述的聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法，其特征是：所述的过硫酸铵(NH4)2S2O8用量可以在0.2g-1.6g之间，所述的十二烷基苯磺酸钠用量可以在3g-20g之间，所述的盐酸溶液浓度可以在0.2-1.4mol/L，所述的过硫酸铵和苯胺摩尔比为0.5-1.5。
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