CN102898669B - 一种导电聚吡咯膜的制备方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应器装置，包括反应器本体，设置于反应器本体左侧的用于向反应器本体中加入重相的加料器，和安装于反应器本体内的用于提取反应所得产物的提取装置；所述反应器本体右侧下方设置有用于排出重相的第一出料管，所述反应器右侧中部位置设置有用于排出轻相的第二出料管，所述第一出料管和第二出料管上均设置有阀门。另外，本发明还提供了采用该装置制备导电聚吡咯膜的方法。采用本发明的装置和方法制备的导电聚吡咯膜不溶于任何一相，是具有一定机械强度，并自支撑于液液界面的薄膜，而且薄膜的大小和厚度也可通过实验条件很好控制，易于实现产物的分离和纯化，有进一步连续大工业生产的潜力。
Description
技术领域
本发明属于导电聚合物制备技术领域，具体涉及一种导电聚吡咯膜的制备方法及装置。
背景技术
导电聚合物又称导电高分子，是指具有导电功能，电导率在10S/m以上的聚合物材料。导电高分子多为聚乙炔、聚苯胺、聚比咯、聚苯撑、聚苯撑乙烯等共轭高分子，系其特征是这一类聚合物主链上含有交替的单键和双键，从而形成了大的π共扼体，经掺杂后，π电子的流动产生了导电的可能性，随着流动性的改变，其电导率在半导体和导体范围内连续可调。导电聚合物不仅具有较高的电导率，而且具有光导电性质、非线性光学性质和磁性能等，不仅具有重要的科学研究价值，而且具有极大的应用前景。
聚吡咯原料易得、具有独特的掺杂特性和高的电荷密度，高导电性（高达103S/cm）、比电容大（200～330F/g）、能量密度高和快速充放电等优点，成为导电高分子材料中最具发展潜力的品种之一。目前，聚吡咯的制备方法主要有化学聚合和电化学聚合两种。直接电化学方法聚合产物纯度高，导电性好，但受电极面积的限制，难以大规模生产。专利(专利公开号CT02121492A)公开了一种聚吡咯纳米线的制备方法，通过在金属或碳基电极上以恒电流方法得到的具有一定一长径比的纳米聚吡咯线。专利CN101979438A也公开了一种在两相界面以电化学方法制备不同形状导电聚合物膜的方法。但这些方法得到的聚吡咯纳米线或膜受电极面积和形状的限制，难以真正工业生产；化学聚合法具有产量大，制备简单的特点，但产物纯度不高，且分离复杂，为此常常采用制备复合材料，用于电磁屏蔽导电等用途。如:专利CN2O0910021887.1公开了一种纳米石墨/四氧化三铁/聚吡咯复合磁性材料的制备方法，该方法将纳米石墨和四氧化三铁纳米颗粒分散在含有吡咯单体、掺杂剂、氧化剂的溶液中，直接将毗咯聚合在纳米颗粒表面，增强了纳米颗粒的导电性和热稳定性。专利CN101165092A则公布了一种以纳米二氧化硅为模板，在其表面制备纳米微球的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可用于制备导电聚吡咯膜的反应器装置。该装置结构简单，设计合理，采用该装置可将单体和引发剂分别溶于不互溶的两种介质如有机溶剂和水中，形成液液界面，利用化学手段进行界面聚合反应，所得产物为介于液液界面上的十分均匀致密的自支撑膜，使得膜的分离纯化极为简单。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种反应器装置，其特征在于，包括反应器本体，设置于反应器本体左侧的用于向反应器本体中加入重相的加料器，和安装于反应器本体内的用于提取反应所得产物的提取装置；所述反应器本体右侧下方设置有用于排出重相的第一出料管，所述反应器右侧中部位置设置有用于排出轻相的第二出料管，所述第一出料管和第二出料管上均设置有阀门。
上述的一种反应器装置，所述提取装置由可供重相和轻相自由通过的筛网和安装于筛网上并用于将整个提取装置安装于反应器内的固定架组成。
上述的一种反应器装置，所述加料器与反应器本体为一体设置。
上述的一种反应器装置，所述提取装置的底部位于第一出料管与第二出料管之间。
本发明还提供了一种采用上述反应器装置制备导电聚吡咯膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、配制有机相：将聚吡咯的单体溶解于有机溶剂中，然后向溶液中加入表面活性剂，得到单体浓度为0.01mol/L～1.0mol/L，表面活性剂浓度为0～2.0mo1/L的有机相；所述有机溶剂为卤代烃或烷烃；所述表面活性剂为非离子型表面活性剂；
步骤二、配制水相：将氧化剂溶解于支持电解质溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂，得到氧化剂浓度为0.01mol/L～1.0mol/L，表面活性剂浓度为0～2.0mo1/L的水相；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质溶液的浓度为0.1mol/L～2.0mol/L；所述支持电解质为质子酸或可溶于水的路易斯酸；所述表面活性剂为离子型表面活性剂和/或非离子型表面活性剂；
步骤三、关闭第一出料管和第二出料管上的阀门，将整个反应器装置置于温度为0℃～20℃的恒温浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置底部与第二出料管之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，静置反应10min～60min，在液液界面处形成反应产物导电聚吡咯膜；或者关闭第一出料管和第二出料管上的阀门，向反应器本体中放入搅拌子，并将整个反应器装置置于温度为0℃～20℃的恒温浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置底部与第二出料管之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子匀速转动，控制搅拌速率为10r/min～300r/min，反应10min～60min，在液液界面处形成反应产物导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管的阀门排出有机相，再打开第一出料管的阀门排出水相，最后采用提取装置将反应产物导电聚吡咯膜取出。
上述的方法，步骤一中所述单体为吡咯，或者为苯胺和噻吩中的一种或两种与吡咯的混合物。
上述的方法，步骤一中所述卤代烃为三氯甲烷、二氯甲烷或1，2-二氯乙烷，所述烷烃为环己烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷，所述非离子型表面活性剂为脂肪酸甘油酯和/或司盘。
上述的方法，步骤二中所述质子酸为盐酸、硫酸、有机羧酸或有机磺酸，所述可溶于水的路易斯酸为硫酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠。
上述的方法，所述有机羧酸为乙酸、乙二酸或苯甲酸，所述有机磺酸为甲磺酸、苯磺酸或三氟甲磺酸。
上述的方法，步骤二中所述离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和/或季铵盐，所述非离子型表面活性剂为吐温、烷基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯烷基胺中的一种或几种。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的反应器装置结构简单，设计合理。
2、采用本发明的反应器装置可将单体和引发剂分别溶于不互溶的两种介质如有机溶剂和水中，形成液液界面，利用化学手段进行界面聚合反应，所得产物为介于液液界面上的十分均匀致密的自支撑膜，使得膜的分离纯化极为简单。
3、本发明的方法操作简单，聚合反应行为具有可调性，大大提高了聚合效率。
4、采用本发明的方法制备的聚合物不溶于任何一相，是具有一定机械强度，并自支撑于液液界面的薄膜，而且薄膜的大小和厚度也可通过实验条件很好控制，易于实现产物的分离和纯化，有进一步连续大工业生产的潜力。
5、采用本发明的方法制备的导电聚合产物形貌与聚合反应体系组成、聚合反应温度、搅拌等外场状态关系显著；特别是受表面活性剂添加情况的影响巨大，极低表面活性剂浓度下，聚合反应时间较长，但产物致密、机械强度高，较高表面活性剂浓度下，可制备连续多孔膜或微纳米球状聚合物膜，聚合产物形态可根据需要进行调控。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明反应器装置的结构示意图。
图2为本发明反应器装置的第一种使用状态示意图。
图3为本发明反应器装置的第二种使用状态示意图。
图4为本发明实施例2制备的导电聚吡咯膜的电子扫面显微镜照片。
图5为本发明实施例4制备的导电聚吡咯膜的电子扫面显微镜照片。
图6为本发明实施例6制备的导电聚吡咯膜的电子扫面显微镜照片。
附图标记说明:
1—反应器本体；2—加料器；3—提取装置；
4—第一出料管；5—第二出料管；6—筛网；
7—固定架；8—搅拌子；9—反应产物。
具体实施方式
本发明的反应器装置通过实施例1进行描述：
实施例1
如图1所示的一种反应器装置，包括反应器本体1，设置于反应器本体1左侧的用于向反应器本体1中加入重相的加料器2，和安装于反应器本体1内的用于提取反应所得产物的提取装置3；所述反应器本体1右侧下方设置有用于排出重相的第一出料管4，所述反应器1右侧中部位置设置有用于排出轻相的第二出料管5，所述第一出料管4和第二出料管5上均设置有阀门。
本实施例中所述提取装置3由可供重相和轻相自由通过的筛网6和安装于筛网6上并用于将整个提取装置3安装于反应器1内的固定架7组成。
本实施例中所述加料器2与反应器本体1为一体设置。
本实施例中所述提取装置3的底部位于第一出料管4与第二出料管5之间。
本发明的反应器装置的第一种使用状态如图2所示，使用过程为：关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，将整个反应器装置置于恒温浴中，然后将重相通过加料器2加入反应器装置中并使重相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入轻相，使得轻相和重相之间形成液液界面，静置反应，在液液界面处形成反应产物9；待反应结束后将反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出轻相，再打开第一出料管4上的阀门排出重相，最后采用提取装置3将反应产物9取出。
本发明的反应器装置的第二种使用状态如图3所示，使用过程为：关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，向反应器本体1中放入搅拌子8，并将整个反应器装置置于恒温浴中，然后将重相通过加料器2加入反应器装置中并使重相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入轻相，使得轻相和重相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子8匀速转动，搅拌反应，在液液界面处形成反应产物9；待反应结束后将反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出轻相，再打开第一出料管4上的阀门排出重相，最后采用提取装置3将反应产物9取出。
本发明的导电聚吡咯膜的制备方法通过以下实施例2至实施例15进行描述：
实施例2
步骤一、配制有机相：将吡咯溶解于三氯甲烷中，得到吡咯浓度为0.01mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂过硫酸铵溶解于0.1mol/L的硫酸溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂吐温-80，搅拌均匀得到过硫酸铵浓度为0.01mol/L，吐温-80浓度为0.003mo1/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，向反应器本体1中放入搅拌子8，并将整个反应器装置置于温度为0℃的冰水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子8匀速转动，控制搅拌速率为60r/min，反应30min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
图4为本实施例制备的导电聚吡咯膜的电子扫面显微镜照片，从图中可以看出，本实施例制备的导电聚吡咯膜形成了孔径为1μm～10μm的蜂巢状结构，三维有序，织态完整。
实施例3
本实施例与实施例2相同，其中不同之处在于：所述单体为苯胺和噻吩中的一种或两种与吡咯的混合物；所述有机溶剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、环己烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质为盐酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、硫酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠；所述水相中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺或烷基酚聚氧乙烯醚，或者为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少两种。
实施例4
步骤一、配制有机相：将吡咯溶解于二氯甲烷中，然后向溶液中加入表面活性剂司盘，得到吡咯浓度为0.06mol/L，司盘浓度为0.01mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂过硫酸铵溶解于0.5mol/L的盐酸溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚），搅拌均匀得到过硫酸铵浓度为0.15mol/L，OP-10浓度为0.02mo1/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，向反应器本体1中放入搅拌子8，并将整个反应器装置置于温度为10℃的恒温水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子8匀速转动，控制搅拌速率为10r/min，反应30min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
图5为本实施例制备的导电聚吡咯膜的电子扫面显微镜照片，从图中可以看出，本实施例制备的导电聚吡咯膜具有分离的囊泡状结构，且各分离囊泡之间，有类似于神经触突的连续的囊孔相连。
实施例5
本实施例与实施例4相同，其中不同之处在于：所述单体为苯胺和噻吩中的一种或两种与吡咯的混合物；所述有机溶剂为三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、环己烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质为硫酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、硫酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠；所述有机相中的表面活性剂为脂肪酸甘油酯或脂肪酸甘油酯和司盘；所述水相中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺或吐温，或者为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少两种。
实施例6
步骤一、配制有机相：将吡咯溶解于环己烷中，然后向溶液中加入表面活性剂司盘和脂肪酸甘油酯按1∶1摩尔比混合的混合物，得到吡咯浓度为1.0mol/L，表面活性剂浓度为2.0mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂过硫酸钾溶解于2.0mol/L的硫酸氢钠溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂吐温-80，搅拌均匀得到过硫酸钾浓度为1.0mol/L，吐温-80浓度为2.0mol/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，向反应器本体1中放入搅拌子8，并将整个反应器装置置于温度为5℃的恒温水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子8匀速转动，控制搅拌速率为300r/min，反应60min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
图6为本实施例制备的导电聚吡咯膜的电子扫面显微镜照片，从图中可以看出，本实施例制备的导电聚吡咯膜表现出了明显的两相特征，亲油相的一面，平滑完整，亲水相的一面，则形成了化学氧化聚合常见的珊瑚状结构。膜平均厚度约50μm，连续完整，具有良好的工业应用前景。
实施例7
本实施例与实施例6相同，其中不同之处在于：所述单体为苯胺和噻吩中的一种或两种与吡咯的混合物；所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸铵、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质为盐酸、硫酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠；所述有机相中的表面活性剂为脂肪酸甘油酯或司盘；所述水相中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺或烷基酚聚氧乙烯醚，或者为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少两种。
实施例8
步骤一、配制有机相：将吡咯和噻吩按照3∶1的摩尔比溶解于1,2-二氯乙烷中，得到单体总浓度为0.1mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂过氧化氢溶解于1.0mol/L的磷酸氢二钠溶液中，搅拌均匀得到过氧化氢浓度为0.2mol/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，向反应器本体1中放入搅拌子8，并将整个反应器装置置于温度为20℃的恒温水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子8匀速转动，控制搅拌速率为10r/min，反应10min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
实施例9
本实施例与实施例8相同，其中不同之处在于：所述单体为吡咯，或者为苯胺和吡咯，或者为苯胺、噻吩和吡咯；所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、环己烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、三氧化铁或硝酸铈铵；所述支持电解质为盐酸、硫酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、硫酸氢钠或磷酸二氢钠。
实施例10
步骤一、配制有机相：将吡咯和苯胺按照9∶1的摩尔比溶解于三氯甲烷中，得到单体总浓度为0.5mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂三氧化铁溶解于0.5mol/L的盐酸溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）和吐温-80按1∶1摩尔比混合的混合物，搅拌均匀得到三氧化铁浓度为0.2mol/L，表面活性剂浓度为0.005mo1/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，将整个反应器装置置于温度为20℃的恒温水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，静置反应60min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
实施例11
本实施例与实施例10相同，其中不同之处在于：所述单体为吡咯，或者为吡咯和噻吩，或者为吡咯、苯胺和噻吩；所述有机溶剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、环己烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质为硫酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、硫酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠；所述水相中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或三种以上，或者为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺和烷基酚聚氧乙烯醚中的两种，或者为十二烷基苯磺酸钠和吐温，或者为季铵盐和吐温，或者为聚氧乙烯烷基胺和吐温。
实施例12
步骤一、配制有机相：将吡咯、苯胺和噻吩按照10∶1∶3的摩尔比溶解于正十六烷中，然后向溶液中加入表面活性剂司盘，得到单体总浓度为1.0mol/L，司盘浓度为0.5mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂高氯酸钾溶解于2.0mol/L的乙酸溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和吐温-80按2∶1摩尔比混合的混合物，搅拌均匀得到高氯酸钾浓度为1.0mol/L，表面活性剂总浓度为0.05mo1/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，将整个反应器装置置于温度为10℃的恒温水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，静置反应10min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
实施例13
本实施例与实施例12相同，其中不同之处在于：所述单体为吡咯，或者为苯胺和噻吩中的一种与吡咯的混合物；所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、环己烷、正辛烷或正庚烷；所述氧化剂为高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质为盐酸、硫酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、硫酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠；所述有机相中的表面活性剂为脂肪酸甘油酯或脂肪酸甘油酯和司盘；所述水相中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或三种以上，或者为季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的两种，或者为十二烷基苯磺酸钠和季铵盐，或者为十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯烷基胺，或者为十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚。
实施例14
步骤一、配制有机相：将吡咯和噻吩按照5∶1的摩尔比溶解于正辛烷中，然后向溶液中加入表面活性剂脂肪酸甘油酯，得到单体总浓度为0.01mol/L，脂肪酸甘油酯浓度为0.0007mol/L的有机相；
步骤二、配制水相：将氧化剂硝酸铈铵溶解于1.0mol/L的苯磺酸溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）和吐温-80按4∶1摩尔比混合的混合物，搅拌均匀得到硝酸铈铵浓度为0.01mol/L，表面活性剂浓度为0.013mo1/L的水相；
步骤三、关闭第一出料管4和第二出料管5上的阀门，将整个反应器装置置于温度为0℃的冰水浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器2加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置3底部与第二出料管5之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，静置反应30min，在液液界面处形成反应产物9导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管5上的阀门排出有机相，再打开第一出料管4上的阀门排出水相，最后采用提取装置3将反应产物9导电聚吡咯膜取出。
实施例15
本实施例与实施例14相同，其中不同之处在于：所述单体为吡咯，或者为吡咯和苯胺，或者为吡咯、苯胺和噻吩；所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、环己烷、正庚烷或正十六烷；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、三氧化铁或过氧化氢；所述支持电解质为盐酸、硫酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、磷酸氢二钠、硫酸氢钠或磷酸二氢钠；所述有机相中的表面活性剂为司盘或脂肪酸甘油酯和司盘；所述水相中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺、吐温和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或三种以上，或者为十二烷基苯磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺和烷基酚聚氧乙烯醚中的两种，或者为十二烷基苯磺酸钠和吐温，或者为季铵盐和吐温，或者为聚氧乙烯烷基胺和吐温。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，该方法采用的装置包括反应器本体(1)，设置于反应器本体(1)左侧的用于向反应器本体(1)中加入重相的加料器(2)，和安装于反应器本体(1)内的用于提取反应所得产物的提取装置(3)；所述反应器本体(1)右侧下方设置有用于排出重相的第一出料管(4)，所述反应器本体(1)右侧中部位置设置有用于排出轻相的第二出料管(5)，所述第一出料管(4)和第二出料管(5)上均设置有阀门；
该方法包括以下步骤：
步骤一、配制有机相：将聚吡咯的单体溶解于有机溶剂中，然后向溶液中加入表面活性剂，得到单体浓度为0.01mol/L～1.0mol/L，表面活性剂浓度为0.0007mol/L～2.0mo1/L的有机相；所述有机溶剂为卤代烃或烷烃；所述表面活性剂为非离子型表面活性剂；
步骤二、配制水相：将氧化剂溶解于支持电解质溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂，得到氧化剂浓度为0.01mol/L～1.0mol/L，表面活性剂浓度为0.003mol/L～2.0mo1/L的水相；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质溶液的浓度为0.1mol/L～2.0mol/L；所述支持电解质为质子酸或可溶于水的路易斯酸；所述表面活性剂为离子型表面活性剂和/或非离子型表面活性剂；
步骤三、关闭第一出料管(4)和第二出料管(5)上的阀门，将整个反应器装置置于温度为0℃～20℃的恒温浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器(2)加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置(3)底部与第二出料管(5)之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，静置反应10min～60min，在液液界面处形成反应产物(9)导电聚吡咯膜；或者关闭第一出料管(4)和第二出料管(5)上的阀门，向反应器本体(1)中放入搅拌子(8)，并将整个反应器装置置于温度为0℃～20℃的恒温浴中，然后将步骤二中所述水相通过加料器(2)加入反应器装置中并使水相液面位于提取装置(3)底部与第二出料管(5)之间位置，再向反应器装置中加入步骤一中所述有机相，使得有机相和水相之间形成液液界面，最后采用磁力搅拌器带动搅拌子(8)匀速转动，控制搅拌速率为10r/min～300r/min，反应10min～60min，在液液界面处形成反应产物(9)导电聚吡咯膜；
步骤四、将步骤三中反应结束后的反应器装置取出，然后打开第二出料管(5)的阀门排出有机相，再打开第一出料管(4)的阀门排出水相，最后采用提取装置(3)将反应产物(9)导电聚吡咯膜取出。
2.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，所述提取装置(3)由可供重相和轻相自由通过的筛网(6)和安装于筛网(6)上并用于将整个提取装置(3)安装于反应器本体(1)内的固定架(7)组成。
3.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，所述加料器(2)与反应器本体(1)为一体设置。
4.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，所述提取装置(3)的底部位于第一出料管(4)与第二出料管(5)之间。
5.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，步骤一中所述单体为吡咯，或者为苯胺和噻吩中的一种或两种与吡咯的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，步骤一中所述卤代烃为三氯甲烷、二氯甲烷或1，2-二氯乙烷，所述烷烃为环己烷、正辛烷、正庚烷或正十六烷，所述非离子型表面活性剂为脂肪酸甘油酯和/或司盘。
7.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，步骤二中所述质子酸为盐酸、硫酸、有机羧酸或有机磺酸，所述可溶于水的路易斯酸为硫酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠。
8.根据权利要求7所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，所述有机羧酸为乙酸、乙二酸或苯甲酸，所述有机磺酸为甲磺酸、苯磺酸或三氟甲磺酸。
9.根据权利要求1所述的一种导电聚吡咯膜的制备方法，其特征在于，步骤二中所述离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和/或季铵盐，所述非离子型表面活性剂为吐温、烷基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯烷基胺中的一种或几种。
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| 杜冰."导电聚吡咯及其复合材料用作超级电容器电极材料的研究".《B020-5,中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑(月刊)》.2010,(第03期),第41页. * |
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