一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法。該方法針對(duì)當(dāng)前聚吡咯難溶難熔，難于加工，不利于應(yīng)用等缺點(diǎn)，采用特定的模版劑在溶液中的臨界膠束濃度和利用不同酸、氧化劑含量改變聚吡咯化學(xué)氧化聚合行為和聚吡咯納纖的組裝行為，設(shè)計(jì)合成具有納米纖狀微觀結(jié)構(gòu)的聚吡咯，制備特定形貌、長(zhǎng)徑比可控的納纖導(dǎo)電粉體，其可廣泛應(yīng)用于傳感器、導(dǎo)電涂層、抗靜電劑等。
【專利說明】
一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法，屬于電化學(xué)和光電技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]背景介紹
[0003]聚吡咯(PPy)作為典型的導(dǎo)電聚合物之一，具有導(dǎo)電率高、熱穩(wěn)定性好、耐氧化性強(qiáng)、無毒和易制備的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于電池、傳感器、抗靜電涂料和半導(dǎo)體電子器件。然而，由大η鍵形成的聚吡咯高分子具有很強(qiáng)的鏈剛性，并且分子間和分子內(nèi)存在強(qiáng)烈的氫鍵相互作用，導(dǎo)致聚吡咯不溶不熔，這就造成聚吡咯難加工、力學(xué)性能差，且不能生物降解，這就限制其發(fā)展與應(yīng)用。
[0004]近些年，具有特定形貌的導(dǎo)電聚合物，如納米球、納米線、納米管、納米棒和納米纖維，由于其獨(dú)特的性能而備受關(guān)注；而纖絲狀聚吡咯由于其獨(dú)特形貌，相比其他形貌具有更高的導(dǎo)電性、電化學(xué)活性更強(qiáng)、力學(xué)性能更優(yōu)，在樹脂中更易形成相互接觸的網(wǎng)狀導(dǎo)電通路，顯著提升涂層的電學(xué)性能，并可提高涂層的力學(xué)、熱力學(xué)等性能，因此研究特殊形貌的聚吡咯具有重要的意義

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法，該方法針對(duì)當(dāng)前聚吡咯難溶難熔，難于加工，不利于應(yīng)用，利用軟模版劑設(shè)計(jì)合成具有納米纖狀微觀結(jié)構(gòu)的聚吡咯，制備特定形貌、長(zhǎng)徑比可控的納纖導(dǎo)電粉體，其可廣泛應(yīng)用于傳感器、導(dǎo)電涂層、抗靜電劑等。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]將模版劑和吡咯單體溶解于溶劑A中，形成共混溶液，并調(diào)節(jié)溶液溫度為-20-50°C ;將氧化劑溶于溶劑B，形成氧化劑溶液；再將氧化劑溶液滴加到共混溶液中，攪拌反應(yīng)完全后，用溶劑C終止反應(yīng)后，進(jìn)行洗滌、離心、干燥，最終得到電導(dǎo)率為0.1-10S/cm1，直徑為50-60nm，長(zhǎng)徑比為200-500的一種結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)徑比可控的高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維；
[0008]其中所述模版劑為十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨或雙十二烷基二甲基溴化銨中的至少一種；
[0009]其中所述溶液A為水、乙腈或乙腈/水混合溶液中的至少一種；
[0010]其中所述氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、雙氧水、三價(jià)鐵鹽或雙氧水/ 二價(jià)鐵鹽中的至少一種；
[0011]其中所述溶劑B為水或濃度為0.l-2mol/L的鹽酸、冰醋酸或樟腦磺酸中的至少一種；
[0012]其中所述溶劑C為甲醇、乙醇或異丙醇中的至少一種；
[0013]其中吡咯單體與氧化劑摩爾比為(10-0.5): I ；
[0014]其中模版劑用量為(5_20)CMC(即臨界膠束濃度)；
[0015]其中洗滌劑為乙醇/水混合溶劑，體積比為(10-0.1): I;離心速率為3000-8000r/min，離心時(shí)間為5_30min ;洗滌與離心循環(huán)3-5次。
[0016]本發(fā)明的有益效果:采用軟模版在溶液形成特定形貌的微觀結(jié)構(gòu)，采用不同酸、氧化劑含量改變聚吡咯化學(xué)氧化聚合行為和聚吡咯納纖的組裝行為，從而使最終的到的聚吡咯微觀結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)徑比可控，并且具有較高的電導(dǎo)率。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下列實(shí)施實(shí)例用以更詳細(xì)地描述本發(fā)明方案，但本發(fā)明并不局限于實(shí)例所描述的方案。
[0018]實(shí)施例1
[0019]在500mL三口燒瓶中，將3mmol十六烷基三甲基溴化銨CTAB溶解于150mL去離子水中，室溫?cái)嚢?0min ;將15mmol吡咯單體加到CTAB溶液中，劇烈攪拌Ih后，預(yù)冷至0°C ；滴加7.5mmol過硫酸銨水溶液50mL，30min內(nèi)滴完，0°C反應(yīng)24h ;加入10mL甲醇終止反應(yīng)。用乙醇和水混合溶液(體積比1: 2)洗滌，4000r/min離心30min，循環(huán)洗滌、離心直至離心上層液呈無色透明，得黑色粉狀微粒，50°C真空干燥至恒重，得電導(dǎo)率為2.67S/CH11，直徑為50納米，長(zhǎng)徑比為400的聚吡咯納纖。
[0020]實(shí)施例2
[0021]在500mL三口燒瓶中，將5mmol雙十二烷基三甲基溴化銨DDAB溶解于150mL乙腈/去離子水(體積比1:1)中，室溫?cái)嚢?0min ;將15mmol吡咯單體加到DDAB溶液中，劇烈攪拌0.6h后，加熱至30°C ;滴加30mmol三氯化鐵鹽酸溶液(濃度為0.lmol/L)50mL,30min內(nèi)滴完，30°C反應(yīng)24h ;加入50mL異丙醇終止反應(yīng)。用乙醇和水混合溶液(體積比
2:1)洗滌，5000r/min離心20min，循環(huán)洗滌、離心直至離心上層液呈無色透明，得黑色粉狀微粒，40°C真空干燥至恒重，得電導(dǎo)率為1.55S/cm \直徑為60納米，長(zhǎng)徑比為300的聚吡咯納纖。
[0022]實(shí)施例3
[0023]在500mL三口燒瓶中，將4mmol十四烷基三甲基溴化銨TTAB溶解于150mL乙腈中，室溫?cái)嚢?0min ;將15mmol吡咯單體加到TTAB溶液中，劇烈攪拌1.5h后，預(yù)冷至_5°C ;滴加15mmol硫酸亞鐵/雙氧水-樟腦磺酸溶液(濃度為0.2mol/L) 50mL, 30min內(nèi)滴完，_5°C反應(yīng)24h ;加入75mL乙醇終止反應(yīng)。用乙醇和水混合溶液(體積比1:1)洗滌，6000r/min離心lOmin，循環(huán)洗滌、離心直至離心上層液呈無色透明，得黑色粉狀微粒，45°C真空干燥至恒重，得電導(dǎo)率為2.07S/cm-l，直徑為55納米，長(zhǎng)徑比為500的聚吡咯納纖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法，其特征步驟為: 將模版劑和吡咯單體溶解于溶劑A中，形成共混溶液，并調(diào)節(jié)溶液溫度為-20-50°C ;將氧化劑溶于溶劑B，形成氧化劑溶液；再將氧化劑溶液滴加到共混溶液中，攪拌反應(yīng)完全后，用溶劑C終止反應(yīng)后，進(jìn)行洗滌、離心、干燥，最終得到結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)徑比可控的高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維； 其中所述模版劑為十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨或雙十二烷基二甲基溴化銨中的至少一種； 其中所述溶液A為水、乙腈或乙腈/水混合溶液中的至少一種； 其中所述氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、雙氧水、三價(jià)鐵鹽或雙氧水/ 二價(jià)鐵鹽中的至少一種； 其中所述溶劑B為水或濃度為0.l-2mol/L的鹽酸、冰醋酸或樟腦磺酸中的至少一種； 其中所述溶劑C為甲醇、乙醇或異丙醇中的至少一種； 其中吡咯單體與氧化劑摩爾比為(10-0.5): I; 其中模版劑用量為(5-20)CMC(即臨界膠束濃度)； 其中洗滌劑為乙醇/水混合溶劑，體積比為(10-0.1): I ;離心速率為3000-8000r/min，離心時(shí)間為10_30min ;洗滌與離心循環(huán)3-5次。2.如權(quán)利I所述的一種高導(dǎo)電聚吡咯納米纖維的制備方法所得的聚吡咯納纖，其特征在于:電導(dǎo)率為0.l-10S/cm 1，直徑為50-60nm，長(zhǎng)徑比為200-500。
【文檔編號(hào)】D01F1/09GK105887234SQ201410783356
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日
【發(fā)明人】姚伯龍, 張國(guó)標(biāo), 齊家鵬, 姜峻, 高旭瑞
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)