CN104213243B - 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法 - Google Patents

一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104213243B
CN104213243B CN201410493921.6A CN201410493921A CN104213243B CN 104213243 B CN104213243 B CN 104213243B CN 201410493921 A CN201410493921 A CN 201410493921A CN 104213243 B CN104213243 B CN 104213243B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano fiber
polyaniline nano
diameter ratio
high length
aniline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410493921.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104213243A (zh
Inventor
张秋禹
马勇
乔明涛
张合鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201410493921.6A priority Critical patent/CN104213243B/zh
Publication of CN104213243A publication Critical patent/CN104213243A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104213243B publication Critical patent/CN104213243B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，研究了苯胺聚合形成聚苯胺的过程。苯胺会首先发生同质成核反应在不同的反应条件下得到变化繁多的不同形貌，然后在此基础上继续发生异质成核反应而实现次级生长。在此研究的基础上，我们在苯胺发生聚合的过程中引入磁性微球作为异质界面，从而使苯胺聚合的方式发生改变，首先苯胺单体在微球表面发生异质成核反应，进而发生同质成核反应，控制反应条件，得到了聚苯胺纳米纤维。

Description

一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，具体涉及在聚苯胺的合成过程中，引入磁性微球，使苯胺单体先发生异质成核反应，然后发生同质成核反应，得到具有高长径比的聚苯胺纳米纤维。
背景技术
导电聚合物聚苯胺具有制备方法简单，良好的化学稳定性和独特的质子酸掺杂与去掺杂(不涉及电子得失)等特性，被广泛用于电子传输，传感器，电致变色材料，防腐蚀涂料，微波吸收和电磁屏蔽材料等领域。将苯胺单体合成具有高长径比的聚苯胺纳米纤维，从而最大程度的提高聚苯胺的导电能力等特性，成为近来研究的热点。目前，硬模板法，软模板自组装法，无模板自组装法，固体研磨法，微波辐射法，界面聚合法，稀溶液聚合法，低温凝胶法，“种子”聚合法，静电纺丝法等方法是制备聚苯胺纳米纤维的常用方法，但是这些方法形成的聚苯胺纳米纤维不是具有纤维长度短，直径大，长径比小以及许多树枝状分叉等，就是合成条件苛刻，制备方法复杂不利于聚苯胺纳米纤维的制备。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，在聚苯胺的合成过程中，引入磁性微球，影响苯胺单体的聚合反应，从而实现具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备。
技术方案
一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将2.44～6.76wt％磁性微球和93.24～97.56wt％苯胺单体，加入到加入80～90wt％的0～1.0mol/L酸性溶液中，通过超声作用反应至均匀；
步骤2：然后置于磁场强度为0-2000Gs的磁场中，再加入溶有水溶性引发剂的10～20wt％酸性溶液，保持温度为0-60℃，聚合时间为6-24h；其中水溶性引发剂用量为苯胺单体物质的量的0.10-1.5倍；
步骤3：进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物；
步骤4：在室温下真空干燥，得到具有高长径比的聚苯胺纳米纤维；
组合物中各组分的重量百分比之和为100％。
所述的酸性溶液为盐酸、硫酸、高氯酸、对甲苯磺酸或樟脑磺酸溶液。
所述的磁性微球为四氧化三铁、三氧化二铁、钡铁氧体或镍铁氧体微球。
所述水溶性引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵，三氯化铁或双氧水。
有益效果
本发明提出的一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，研究了苯胺聚合形成聚苯胺的过程。苯胺会首先发生同质成核反应在不同的反应条件下得到变化繁多的不同形貌，然后在此基础上继续发生异质成核反应而实现次级生长。在此研究的基础上，我们在苯胺发生聚合的过程中引入磁性微球作为异质界面，从而使苯胺聚合的方式发生改变，首先苯胺单体在微球表面发生异质成核反应，进而发生同质成核反应，控制反应条件，得到了聚苯胺纳米纤维。
本发明在反应体系中，苯胺为功能性单体，引入磁性微球，控制反应温度和磁场强度，加入水溶性引发剂，使苯胺单体先发生异质成核反应，然后是同质成核反应，得到了聚苯胺纳米纤维。本发明制备方法简单，所制备的聚苯胺纳米纤维具有单分散性好，高长径比，且化学稳定性好，是一种良好的导电材料候选材料。
本发明可以制备优良的聚苯胺纳米纤维，满足其对导电能力的需求。本发明制备方法简单，所制备的聚苯胺纳米纤维具有高长径比，且稳定性好，能够作为众多应用领域的候选材料。
附图说明
图1：在磁场强度为零下得到聚苯胺纳米纤维的SEM图片
图2：在磁场强度为400Gs下得到聚苯胺纳米纤维的SEM图片
图3：在磁场强度为400Gs下得到聚苯胺纳米纤维的TEM图片
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1：在100mL圆底烧瓶中，加入0.50mol/L盐酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.050mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；将溶有91.05mgAPS的10mL0.50mol/L的盐酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例2：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L盐酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有364.2mgAPS的10mL0.50mol/L的盐酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例3：在100mL圆底烧瓶中，加入1.0mol/L盐酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.40mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有728.4mgAPS的10mL0.50mol/L的盐酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例4：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L硫酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；将溶有364.2mgAPS的10mL0.50mol/L的硫酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例5：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L硫酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有364.2mgAPS的10mL0.50mol/L的硫酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例6：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L盐酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有431.3mgKPS的10mL0.50mol/L的盐酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例7：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L盐酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有258.8mgFeCl3的10mL0.50mol/L的盐酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例8：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L盐酸溶液90mL；将10mg钡铁氧体微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有364.2mgAPS的10mL0.50mol/L的盐酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例9：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L对甲苯磺酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有364.2mgAPS的10mL0.50mol/L的对甲苯磺酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。
实施例10：在100mL圆底烧瓶中，加入0.5mol/L高氯酸磺酸溶液90mL；将10mgFe3O4微球、0.20mL苯胺单体加入到反应器中；超声至均匀；离反应器5cm处放置一块磁场强度为400Gs的平板磁铁；将溶有364.2mgAPS的10mL0.50mol/L的对高氯酸溶液快速加入到反应容器中，在20℃聚合8h；将得到的产物进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物，然后进行磁分离；在室温下真空干燥，即得到PANI纳米纤维。

Claims (3)

1.一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将2.44～6.76wt％磁性微球和93.24～97.56wt％苯胺单体，加入到80～90wt％的0～1.0mol/L酸性溶液中，通过超声作用反应至均匀；
步骤2：然后置于磁场强度为0-2000Gs的磁场中，再加入溶有水溶性引发剂的10～20wt％酸性溶液，保持温度为0-60℃，聚合时间为6-24h；其中水溶性引发剂用量为苯胺单体物质的量的0.10-1.5倍；
步骤3：进行磁分离，倾去上层液，加入无水乙醇进行多次清洗，以除去未反应的单体和副产物；
步骤4：在室温下真空干燥，得到具有高长径比的聚苯胺纳米纤维；
组合物中各组分的重量百分比之和为100％；
所述水溶性引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵，三氯化铁或双氧水。
2.根据权利要求1所述具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：
所述的酸性溶液为盐酸、硫酸、高氯酸、对甲苯磺酸或樟脑磺酸溶液。
3.根据权利要求1所述具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法，其特征在于：
所述的磁性微球为四氧化三铁、三氧化二铁、钡铁氧体或镍铁氧体微球。
CN201410493921.6A 2014-09-24 2014-09-24 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法 Active CN104213243B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410493921.6A CN104213243B (zh) 2014-09-24 2014-09-24 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410493921.6A CN104213243B (zh) 2014-09-24 2014-09-24 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104213243A CN104213243A (zh) 2014-12-17
CN104213243B true CN104213243B (zh) 2016-05-04

Family

ID=52095136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410493921.6A Active CN104213243B (zh) 2014-09-24 2014-09-24 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104213243B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104877132B (zh) * 2015-06-17 2017-09-05 南京航空航天大学 一种铁氧体/聚苯胺复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1583830A (zh) * 2004-05-27 2005-02-23 西北核技术研究所 一种利用苯胺单体直接制备聚苯胺溶液的方法
KR20050094162A (ko) * 2004-03-22 2005-09-27 이석현 전기전도도가 우수한 폴리아닐린 및 그 제조 방법
CN101273166A (zh) * 2005-09-27 2008-09-24 伊莱楚维克股份公司 处理纳米纤维材料的方法和纳米纤维材料的组合物
CN102061144A (zh) * 2010-12-10 2011-05-18 江南大学 一种复合超细纤维吸波材料及其制备方法
CN103408754A (zh) * 2013-07-11 2013-11-27 东华大学 一种聚苯胺纳米纤维的制备方法
CN103981702A (zh) * 2014-04-23 2014-08-13 桐乡市濮院毛针织技术服务中心 一种羊毛织物的复合整理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050094162A (ko) * 2004-03-22 2005-09-27 이석현 전기전도도가 우수한 폴리아닐린 및 그 제조 방법
CN1583830A (zh) * 2004-05-27 2005-02-23 西北核技术研究所 一种利用苯胺单体直接制备聚苯胺溶液的方法
CN101273166A (zh) * 2005-09-27 2008-09-24 伊莱楚维克股份公司 处理纳米纤维材料的方法和纳米纤维材料的组合物
CN102061144A (zh) * 2010-12-10 2011-05-18 江南大学 一种复合超细纤维吸波材料及其制备方法
CN103408754A (zh) * 2013-07-11 2013-11-27 东华大学 一种聚苯胺纳米纤维的制备方法
CN103981702A (zh) * 2014-04-23 2014-08-13 桐乡市濮院毛针织技术服务中心 一种羊毛织物的复合整理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104213243A (zh) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103318973B (zh) 一种碳包覆Fe3O4微球吸波材料的制备方法
CN102250324B (zh) 聚（3，4-二氧乙基）噻吩包覆碳纳米管的复合材料的制备方法
CN111636115B (zh) 一种聚乙烯醇基电磁屏蔽用纤维材料及其制备方法
KR102018289B1 (ko) 고농도 하이브리드 탄소나노튜브/그래핀 분산액의 제조 방법
CN103254429A (zh) 一种聚苯胺和二硫化钼插层复合材料的制备方法
CN104892935A (zh) 一种合成聚苯胺纳米管的方法
CN101781459A (zh) 一种石墨烯/聚苯胺导电复合材料及其制备方法
CN104403275A (zh) 一种改性石墨烯/热固性树脂复合材料及其制备方法
CN102532894B (zh) 一种氧化石墨/聚吡咯复合材料的制备方法
CN103435850A (zh) 一种海鞘纳米纤维素导电纸的制备方法
Chu et al. Honeycomb-like polyimide/Fe3O4@ PPy foam for electromagnetic wave shielding with excellent absorption characteristics
CN104213243B (zh) 一种具有高长径比的聚苯胺纳米纤维的制备方法
CN110164706B (zh) 一种细菌纤维素-碳纳米管/聚苯胺复合微纤维及微型超级电容器的制备方法
CN102604147A (zh) 一种基于聚吡咯与氧化石墨烯的海绵结构材料的制备方法
CN103275525A (zh) 用于聚合物改性的纤维/碳纳米管导电网络的制备方法
CN102875978A (zh) 金纳米粒子/聚（3，4-二氧乙基）噻吩复合材料的制备方法
WO2022174502A1 (zh) 一种各向异性纤维素基水凝胶制备方法
CN113773688A (zh) 一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料及制备方法和应用
CN103011132B (zh) 一种单分散碳纳米碗的制备方法
CN103952795A (zh) 铅芯结构聚苯胺/石墨烯复合纳米纤维材料的制法
CN109346337B (zh) 一种复合电极材料的制备方法
CN106916448A (zh) 一种苎麻纤维/聚苯胺复合电磁屏蔽材料及其制备方法
CN104264272B (zh) 一维电磁纳米纤维的制备方法
CN110230120A (zh) 樟脑磺酸掺杂的聚吡咯纳米纤维材料、制备方法及应用
CN109021232A (zh) 一种碳纳米管复合导电材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
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