CN103408754A - 一种聚苯胺纳米纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，包括：将苯胺单体、单体引发剂分别溶解在含掺杂剂酸性溶液中，并装入容器A和B中，且液面高度一致，然后将A和B容器中的溶液引入反应管中，控制反应液在反应管中自由流动速度，在自由流动过程中，苯胺在室温或冰水环境中进行聚合反应，反应物用装有含抑制剂溶液的容器C收集；其中苯胺单体和单体引发剂的摩尔比为1:0.1～5；流动完成后，将容器C中的反应物静置、洗涤、离心、干燥，即得聚苯胺纳米纤维。本发明制备方法简单易操作，成本低廉，无需借助任何模板，整个过程主要在水相中进行，无需繁琐的后处理；生产效率高，可大量制备，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于纳米纤维材料的制备领域，特别涉及一种聚苯胺纳米纤维的制备方法。
背景技术
因为一维纳米结构聚苯胺具有不同于普通的聚苯胺无规颗粒的性能，具有显著的纳米尺寸与空间效应，特别是其高度有序的聚集态结构大大提高了其载流子迁移率，在制造纳米尺度的电子、光电子、电化学和电机装置的互相连接和功能单元等方面扮演着重要角色，已在超级电容器、生物和化学传感器、电磁屏蔽、吸附材料等领域内都表现出巨大的应用潜力。除了静电纺丝[CN100360725C、CN101967279A、CN101973713A]、机械拉伸等合成纳米结构聚苯胺物理方法外，聚苯胺的合成通常可以归为化学氧化与电化学氧化两类。化学聚合法简单、便宜，容易进行大规模生产，主要包括硬模板法、软模板法和无模板法。硬模板法以氧化铝等多孔材料为模板，在孔中引发苯胺聚合得到聚苯胺纳米纤维，而软模板法多是以表面活性剂或醇类为模板，对聚苯胺的生长加以限制[CN100586987C、CN101284908A]。这两种方法虽然可以用来大量制备聚苯胺纳米纤维，但其缺陷也是十分明显的。对硬模板法而言，后处理一般都比较麻烦，往往需要用一些强酸、强碱或有机溶剂除去模板，这不仅增加了工艺流程，而且容易破坏模板内聚苯胺的纳米结构。而软模板法往往采用大量的表面活性剂等化学品，后处理过程相当繁琐。无模板法是指通过控制反应参数，使导电聚合物在某一方向上优先生长的方法。该方法不需要任何模板，所以没有去除模板的过程，合成工艺简单。无模板法主要有乳液聚合法[CN102050947A、CN102060993A]、界面聚合法[CN100480443C、CN100497440C、CN101037504A、CN101016660A、CN101710541A]和超声聚合法[CN1323199C]等。无模板法虽在制备聚苯胺纳米纤维方面取得了一定的成功，但也存在一些缺点，如乳液聚合法反应过程中常采用大量的乳化剂，后处理过程比较繁琐；而最为常见的界面聚合法需要使用大量有机溶剂，合成产量较低，而超声聚合法除了制备的聚苯胺纳米纤维不够规整外，还需要使用较为昂贵的设备辅助，且不太适于规模化生产。而电化学聚合法[CN1958854A、CN101942090B]虽然通过选择合适的电化学参数来有效控制纳米纤维的尺寸和形貌，但该方法由于受限于电极面积，只适宜小批量合成一维导电聚合物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，该发明将苯胺聚合束缚在较细的反应管中，通过反应液的自由流动诱导聚苯胺分子链的取向，进而得到纤维的直径和长度可控的聚苯胺纳米纤维；本发明制备方法简单易操作，成本低廉，无需借助任何模板，整个过程主要在水相中进行，无需繁琐的后处理；生产效率高，可大量制备，适合于工业化生产。
本发明的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，包括：
（1）将苯胺单体、单体引发剂分别溶解在含掺杂剂酸性溶液中，并装入容器A和B中，且液面高度一致，然后将A和B容器中的溶液引入反应管中，控制反应液在反应管中自由流动速度，在自由流动过程中，苯胺在室温或冰水环境中进行聚合反应，反应物用装有含抑制剂溶液的容器C收集；其中苯胺单体和单体引发剂的摩尔比为1:0.1～5；
（2）流动完成后，将容器C中的反应物静置、洗涤、离心、干燥，即得聚苯胺纳米纤维。所述步骤（1）中苯胺单体在含掺杂剂酸性溶液中的摩尔浓度为0.01～0.30mol/L。
所述步骤（1）中单体引发剂为过硫酸铵、三氯化铁、过氧化氢、重铬酸盐、过氧苯甲酰中的一种或几种。
所述步骤（1）中掺杂剂为盐酸、硫酸、磷酸、氟硼酸、磺基水杨酸、对甲基苯磺酸、樟脑磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或几种，掺杂剂酸性溶液的摩尔浓度为0.5～2mol/L。
所述步骤（1）中反应管为聚四氟乙烯或聚酰胺管，反应管管径为0.5～2.5mm，反应管长度为50～400cm。
所述步骤（1）中通过调整容器A、B液面与反应管末端位置的高度差，控制反应液在反应管中自由流动的速度（见图1）。
所述步骤（1）中流动速率在1～100ml/h。
所述步骤（1）中抑制剂为丙酮水溶液或丙酮与醇类混合的水溶液，其中抑制剂与水体积比为1:1～20，丙酮与醇类体积比为1：0.01～0.2。
所述步骤（2）中静置时间为0.5-8h。
本申请提出采用自由流动的方法，将苯胺聚合束缚在较细的反应管中，并通过流动诱导聚苯胺分子链的取向，进而得到纤维的直径和长度可控的聚苯胺纳米纤维。
有益效果
（1）本发明与现有导电聚苯胺纳米纤维制备方法相比具有显著特点，本发明将苯胺聚合束缚在较细的反应管中，通过反应液的自由流动诱导聚苯胺分子链的取向，进而得到纤维的直径和长度可控的聚苯胺纳米纤维；
（2）本发明的方法简便易操作，成本低廉，无需借助任何模板，整个过程主要在水相中进行，无需繁琐的后处理；生产效率高，可大量制备，适合于工业化生产；
（3）本发明所得材料可用于能量储存与转化材料、传感材料、吸附材料、电磁屏蔽材料等诸多领域。
附图说明
图1自由流动状态下合成聚苯胺纳米纤维的实验流程图，其中A为苯胺单体溶液，B为引发剂溶液，C为抑制剂溶液；
图2本发明实施例1所合成聚苯胺纳米纤维的扫描电镜图；
图3本发明实施例2所合成聚苯胺纳米纤维的扫描电镜图；
图4本发明实施例3所合成聚苯胺纳米纤维的扫描电镜图；
图5本发明实施例4所合成聚苯胺纳米纤维的电化学循环伏安曲线；
图6本发明实施例5所合成聚苯胺纳米纤维的氨水气体响应曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
准确称取0.2794g苯胺和0.1712g过硫酸铵，分别加入含100ml的1mol/L盐酸溶液的两个烧瓶中。充分溶解后，引入内径为1.25mm、长度为100cm的反应管中，反应产物用装有5%丙酮水溶液的烧杯收集。调节烧瓶中液面与反应管末端的高度差（见图1），将流速控制在20ml/h。待完成流动后，将烧杯在室温下静置2h。反应产物经反复洗涤、高速离心和干燥后，得到直径介于45±5nm、长度介于700±50nm的聚苯胺纳米纤维（见图2）。
实施例2
准确称取0.0931g苯胺和0.0338g过硫酸钾，分别加入含100ml的1mol/L樟脑磺酸溶液的两个烧瓶中。充分溶解后，引入内径为0.7mm、长度为400cm的反应管中，反应产物用装有20%丙酮与乙醇的混合溶液（丙酮与乙醇的体积比为1:0.1）的烧杯收集。调节烧杯中液面与反应管末端的高度差，将流速控制在5ml/h。待完成流动后，将烧杯在室温下静置6h。反应产物经反复洗涤、高速离心和干燥后，得到直径介于35±10nm，长度介于1μm±200nm的聚苯胺纳米纤维（见图3）。
实施例3
准确称取1.8624g苯胺和10.812g三氯化铁，分别加入含100ml的0.5mol/L盐酸溶液的两个烧瓶中。充分溶解后，引入内径为2mm、长度为50cm的反应管中，反应产物用装有50%丙酮与乙醇水溶液（丙酮与乙醇的比例为1:0.01）的烧杯收集。调节烧瓶中液面与反应管末端的高度差，将流速流速在100ml/h。待完成流动后，将烧杯在室温下静置8h。反应产物经反复洗涤、高速离心和干燥后，得到直径介于50±10nm，长度介于300±100nm的聚苯胺纳米纤维（见图4）。
实施例4
准确称取0.4656g苯胺和2.2820g过硫酸铵，分别加入含100ml的2mol/L盐酸溶液的两个烧瓶中。充分溶解后，引入内径为1mm、长度为200cm的反应管中，反应产物用装有10%丙酮水溶液的烧杯收集。调节烧瓶中液面与反应管末端的高度差，将流速控制在50ml/h。待完成流动后，将烧杯在室温下静置4h。反应产物经反复洗涤、高速离心和干燥后，得到直径介于40±10nm，长度介于350±100nm的聚苯胺纳米纤维。用涂膜法将得到的产物制成电极，图5给出了在0.5M硫酸溶液中聚苯胺纳米纤维的循环伏安曲线。
实施例5
准确称取0.4656g苯胺和2.2820g过硫酸铵，分别加入含100ml的2mol/L十二烷基苯磺酸溶液的两个烧瓶中。充分溶解后，引入内径为1.5mm、长度为150cm的反应管中，反应产物用装有30%丙酮和乙醇的混合溶液（丙酮与乙醇的体积比为1:0.2）的烧杯收集。调节烧瓶中液面与反应管末端的高度差，将流速控制在70ml/h，完成流动后，将烧杯在室温下静置6h。反应产物经反复洗涤、高速离心和干燥后，得到直径介于45±10nm，长度介于300±100nm的聚苯胺纳米纤维。采用沉积法将聚苯胺纳米纤维制成传感元件，图6给出了聚苯胺纳米纤维对氨气的响应曲线。
Claims (9)
1.一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，包括：
（1）将苯胺单体、单体引发剂分别溶解在含掺杂剂酸性溶液中，并装入容器A和B中，且液面高度一致，然后将A和B容器中的溶液引入反应管中，控制反应液在反应管中自由流动速度，在自由流动过程中，苯胺在室温或冰水环境中进行聚合反应，反应物用装有含抑制剂溶液的容器C收集；其中苯胺单体和单体引发剂的摩尔比为1:0.1～5；
（2）流动完成后，将容器C中的反应物静置、洗涤、离心、干燥，即得聚苯胺纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中苯胺单体在含掺杂剂酸性溶液中的摩尔浓度为0.01～0.30mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中单体引发剂为过硫酸铵、三氯化铁、过氧化氢、重铬酸盐、过氧苯甲酰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中掺杂剂为盐酸、硫酸、磷酸、氟硼酸、磺基水杨酸、对甲基苯磺酸、樟脑磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或几种，掺杂剂酸性溶液的摩尔浓度为0.5～2mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应管为聚四氟乙烯或聚酰胺管，反应管管径为0.5～2.5mm，反应管长度为50～400cm。
6.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中通过调整容器A、B液面与反应管末端位置的高度差，控制反应液在反应管中自由流动的速度。
7.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中流动速率在1～100ml/h。
8.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中抑制剂为丙酮水溶液或丙酮与醇类混合的水溶液，其中抑制剂与水体积比为1:1～20，丙酮与醇类体积比为1：0.01～0.2。
9.根据权利要求1所述的一种聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中静置时间为0.5～8h。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104213243A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-17 | 西北工业大学 | 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法 |
| CN104630917A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-20 | 东华大学 | 一种聚苯胺纳米纤维的制备装置和方法 |
| CN105295039A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-03 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 树枝状聚苯胺纳米纤维及其制备方法 |
| CN106430732A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-22 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种抗生素制药废水的深度处理工艺 |
| CN106542686A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-03-29 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种有效除去废水中环丙沙星的方法 |
| CN106563425A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-04-19 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种改性聚苯胺复合吸附剂及其在环丙沙星吸附上的应用 |
| CN106745450A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种污水中环丙沙星的吸附处理方法 |
| CN108252136A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-06 | 南京林业大学 | 一种小麦秸秆木质纳米纤维的制备方法 |
| US10118992B2 (en) | 2015-10-13 | 2018-11-06 | The Boeing Company | Flow reactor synthesis of polymers |
| CN110354794A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-22 | 河南城建学院 | 一种移动界面聚合连续制备聚苯胺纳米纤维的装置和方法 |
| CN110684194A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-14 | 东华大学 | 一种聚苯胺纳米带及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5008041A (en) * | 1990-01-30 | 1991-04-16 | Lockheed Corporation | Preparation of conductive polyaniline having controlled molecular weight |
| ES2269381T3 (es) * | 2000-04-04 | 2007-04-01 | Panipol Oy | Un metodo y un aparato para preparar polianilina. |
| CN100586987C (zh) * | 2006-11-28 | 2010-02-03 | 华中科技大学 | 一种聚苯胺类一维纳米材料的制备方法 |
| CN102127223B (zh) * | 2010-01-15 | 2012-10-17 | 北京化工大学 | 一种微/纳米聚苯胺的制备方法 |
| CN103159953B (zh) * | 2013-04-02 | 2015-05-13 | 东华大学 | 一种导电聚合物基电磁复合材料的制备方法 |
-
2013
- 2013-07-11 CN CN201310291207.4A patent/CN103408754B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104213243B (zh) * | 2014-09-24 | 2016-05-04 | 西北工业大学 | 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法 |
| CN104213243A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-17 | 西北工业大学 | 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法 |
| CN104630917A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-20 | 东华大学 | 一种聚苯胺纳米纤维的制备装置和方法 |
| CN104630917B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-08-01 | 东华大学 | 一种聚苯胺纳米纤维的制备装置和方法 |
| US10118992B2 (en) | 2015-10-13 | 2018-11-06 | The Boeing Company | Flow reactor synthesis of polymers |
| US11104765B2 (en) | 2015-10-13 | 2021-08-31 | The Boeing Company | Flow reactor synthesis of polymers |
| USRE48166E1 (en) | 2015-10-13 | 2020-08-18 | The Boeing Company | Flow reactor synthesis of polymers |
| US10584208B2 (en) | 2015-10-13 | 2020-03-10 | The Boeing Company | Flow reactor synthesis of polymers |
| CN105295039A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-03 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 树枝状聚苯胺纳米纤维及其制备方法 |
| CN106563425A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-04-19 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种改性聚苯胺复合吸附剂及其在环丙沙星吸附上的应用 |
| CN106430732A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-22 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种抗生素制药废水的深度处理工艺 |
| CN106430732B (zh) * | 2016-11-25 | 2019-10-22 | 罗芳芳 | 一种抗生素制药废水的深度处理工艺 |
| CN106542686B (zh) * | 2016-11-25 | 2019-11-22 | 施小斌 | 一种有效除去废水中环丙沙星的方法 |
| CN106542686A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-03-29 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种有效除去废水中环丙沙星的方法 |
| CN106745450A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种污水中环丙沙星的吸附处理方法 |
| CN108252136A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-06 | 南京林业大学 | 一种小麦秸秆木质纳米纤维的制备方法 |
| CN110354794A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-22 | 河南城建学院 | 一种移动界面聚合连续制备聚苯胺纳米纤维的装置和方法 |
| CN110354794B (zh) * | 2019-07-04 | 2021-09-28 | 河南城建学院 | 一种移动界面聚合连续制备聚苯胺纳米纤维的装置和方法 |
| CN110684194A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-14 | 东华大学 | 一种聚苯胺纳米带及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103408754B (zh) | 2015-10-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151028 Termination date: 20180711 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |