CN112608496A - 一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法 - Google Patents

一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，具体包括以下步骤：将一定量的聚合物稳定剂和共掺杂剂加入到HCl水溶液中，然后将体系加热使温度升高至80℃；接着将混合物置入冰浴中，当温度降至0℃后，向混合物中加入苯胺单体，磁力搅拌1h后；反应在0℃下持续进行24h后，制得到深绿色的胶体分散液。离心处理，得到的暗绿色胶态纳米粒子，接着用蒸馏水反复洗涤；最后胶态粒子经乙醇洗涤，于60℃下真空干燥24h。本发明制备的胶态聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米粒子呈球状，且具有良好的水相再分散性和良好的导电性。这种导电胶态聚苯胺纳米粒子具有较高的电导率和良好的水容性，可作为功能性导电填料应用于环境友好型功能涂层。

Description

一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米胶体制备技术领域，具体为一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法。
背景技术
聚苯胺(PANI)因为具有易于合成，高导电性，电化学氧化还原可逆性和良好的环境稳定性等优点，而受到了人们广泛的关注。目前，关于PANI的应用研究已经涉及二次电池、电磁屏蔽装置，吸附剂材料，以及金属腐蚀防护涂料等。然而由于其的不溶性和难加工性，PANI的一些潜在的应用尚未被开发，为了改善其可加工性，很多方法，例如给PANI引入侧基，用功能质子酸掺杂聚苯胺，使用聚合物稳定剂制备聚苯胺胶体分散液，等等。其中，借助聚合物稳定剂制备聚苯胺胶体分散液是大家目前普遍采用的方法之一。但常有在普通溶剂中，聚苯胺颗粒的再分散稳定性差，这会影响聚苯胺颗粒与其他材料的相容性。因此，开发具有良好分散性的导电聚苯胺胶体粒子具有重要意。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，解决了让导电聚苯胺胶体粒子具有良好分散性的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将一定量的聚合物稳定剂和共掺杂剂加入到HCl水溶液中，然后将体系加热使温度升高至80℃，直至聚合物稳定剂和共掺杂剂完全溶解；
S2、接着将混合物置入冰浴中，当温度降至0℃后，向混合物中加入苯胺单体，磁力搅拌1h后，将含有氧化剂的HCl水溶液滴加入到混合物中，约1h添加完毕；
S3、反应在0℃下持续进行24h后，制得到深绿色的胶体分散液。取一定量的分散液，离心处理，得到的暗绿色胶态纳米粒子；
S4、接着用蒸馏水反复洗涤，以确保完全除去无机盐和最终未连接到纳米粒子上的共掺杂剂；
S5、最后胶态粒子经乙醇洗涤，于60℃下真空干燥24h。
优选的，所述步骤S1中聚合物稳定剂和共掺杂剂为磷酸酯化聚乙烯醇(P-PVA)。
优选的，所述磷酸酯化聚乙烯醇(P-PVA)取代度为12.9mol％，单酯与二酯的摩尔比为2.2：1，且P-PVA用量在40wt％-60wt％。
优选的，所述步骤S2中氧化剂为浓度99.9％的过氧酸铵(APS)。
优选的，所述步骤S3中的离心处理具体条件为12000rpm下离心分离12min。
有益效果
本发明提供了一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：本发明制备的导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒，当P-PVA的用量在40wt％-60wt％时，胶态聚苯胺磷酸化聚乙烯醇(PANI/P-PVA)纳米粒子呈球状，且具有良好的水相再分散性和良好的导电性。这种导电胶态聚苯胺纳米粒子具有较高的电导率和良好的水容性，可作为功能性导电填料应用于环境友好型功能涂层。
附图说明
图1为本发明胶态PANI/P-PVA纳米粒子的TEM图；
图2为本发明P-PVA，PANI ES和PANI/P-PVA(用量为40wt％)的红外光谱图；
图3为本发明P-PVA，PANI ES和PANI/P-PVA(用量为40wt％)热失重分析图；
图4为本发明P-PVA，PANI ES和PANI/P-PVA的X射线衍射谱图；
图5为本发明P-PVA的用量与PANI/P-PVA粉末的电导率的关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明实施例提供三种技术方案：一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，具体包括以下步骤：
实施例1
S1、将一定量的P-PVA加入到含有150ml 0.5M的HCl水溶液的烧瓶中，然后将体系加热使温度升高至80℃，直至P-PVA完全溶解；
S2、接着将混合物置入冰浴中，当温度降至0℃后，向混合物中加入1.5g苯胺单体，磁力搅拌1h后，将含有2g过氧酸铵的60ml 0,5M的HCl水溶液滴加入到混合物中，约1h添加完毕；
S3、反应在0℃下持续进行24h后，制得到深绿色的胶体分散液。取一定量的分散液，12000rpm下离心分离12min，得到的暗绿色胶态纳米粒子；
S4、接着用蒸馏水反复洗涤，以确保完全除去无机盐和最终未连接到纳米粒子上的共掺杂剂；
S5、最后胶态粒子经乙醇洗涤，于60℃下真空干燥24h。
实施例2
S1、将一定量的P-PVA加入到含有200ml 0.5M的HCl水溶液的烧瓶中，然后将体系加热使温度升高至80℃，直至P-PVA完全溶解；
S2、接着将混合物置入冰浴中，当温度降至0℃后，向混合物中加入2g苯胺单体，磁力搅拌1h后，将含有3g过氧酸铵的100ml 0,5M的HCl水溶液滴加入到混合物中，约1h添加完毕；
S3、反应在0℃下持续进行24h后，制得到深绿色的胶体分散液。取一定量的分散液，12000rpm下离心分离12min，得到的暗绿色胶态纳米粒子；
S4、接着用蒸馏水反复洗涤，以确保完全除去无机盐和最终未连接到纳米粒子上的共掺杂剂；
S5、最后胶态粒子经乙醇洗涤，于60℃下真空干燥24h。
实施例3
S1、将一定量的P-PVA加入到含有80ml 0.5M的HCl水溶液的烧瓶中，然后将体系加热使温度升高至80℃，直至P-PVA完全溶解；
S2、接着将混合物置入冰浴中，当温度降至0℃后，向混合物中加入0.8g苯胺单体，磁力搅拌1h后，将含有0.9g过氧酸铵的40ml 0,5M的HCl水溶液滴加入到混合物中，约1h添加完毕；
S3、反应在0℃下持续进行24h后，制得到深绿色的胶体分散液。取一定量的分散液，12000rpm下离心分离12min，得到的暗绿色胶态纳米粒子；
S4、接着用蒸馏水反复洗涤，以确保完全除去无机盐和最终未连接到纳米粒子上的共掺杂剂；
S5、最后胶态粒子经乙醇洗涤，于60℃下真空干燥24h。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将一定量的聚合物稳定剂和共掺杂剂加入到HCl水溶液中，然后将体系加热使温度升高至80℃，直至聚合物稳定剂和共掺杂剂完全溶解；
S2、接着将混合物置入冰浴中，当温度降至0℃后，向混合物中加入苯胺单体，磁力搅拌1h后，将含有氧化剂的HCl水溶液滴加入到混合物中，约1h添加完毕；
S3、反应在0℃下持续进行24h后，制得到深绿色的胶体分散液。取一定量的分散液，离心处理，得到的暗绿色胶态纳米粒子；
S4、接着用蒸馏水反复洗涤，以确保完全除去无机盐和最终未连接到纳米粒子上的共掺杂剂；
S5、最后胶态粒子经乙醇洗涤，于60℃下真空干燥24h。
2.根据权利要求1所述的一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中聚合物稳定剂和共掺杂剂为磷酸酯化聚乙烯醇(P-PVA)。
3.根据权利要求2所述的一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，其特征在于：所述磷酸酯化聚乙烯醇(P-PVA)取代度为12.9mol％，单酯与二酯的摩尔比为2.2：1，且P-PVA用量在40wt％-60wt％。
4.根据权利要求1所述的一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中氧化剂为浓度99.9％的过氧酸铵(APS)。
5.根据权利要求1所述的一种导电聚苯胺磷酸化聚乙烯醇纳米胶粒的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的离心处理具体条件为12000rpm下离心分离12min。
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