專利名稱：聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型有機(jī)-無機(jī)導(dǎo)電性納米復(fù)合材料制備方法，屬于功能性 納米復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚苯胺(PANI)具有較高的電導(dǎo)率，原料便宜，性能穩(wěn)定，且合成方法簡 單，摻雜機(jī)理清晰及摻雜程度可控制，因而成為當(dāng)前最有希望獲得工業(yè)應(yīng)用的 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物材料之一。但由于分子鏈的剛性和鏈間極性的相互作用使其 溶解性極低，幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑，給摻雜態(tài)聚苯胺成膜及加工帶來了困 難，嚴(yán)重妨礙了其在各個(gè)領(lǐng)域的大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，如何改進(jìn)聚苯胺的加 工性能是促進(jìn)聚苯胺實(shí)用化的關(guān)鍵。方法之一就是通過聚苯胺復(fù)合改性技術(shù)來 克服其加工性差的缺點(diǎn)，獲得具有多功能性的復(fù)合材料，拓展它的應(yīng)用領(lǐng)域。
插層聚合是制備高性能復(fù)合材料的有效方法之一，即將聚合物插層于層狀 結(jié)構(gòu)的硅酸鹽中，如蛭石、云母、蒙脫土等。蒙脫土由1 nm厚的硅酸鹽片層 組成，片層由硅氧四面體和鋁氧八面體組成，層間通?？课疥栯x子來維持平 衡，由于蒙脫土是一種不具有氧化性質(zhì)的惰性主體，因而被插入到層間的單體 的聚合可以根據(jù)需要人為控制將單體插入層狀片層或空隙之間，進(jìn)而破壞硅酸 鹽的片層結(jié)構(gòu)，使其剝離成為納米片層均勻地分散在聚合物基體中，以實(shí)現(xiàn)高 分子與粘土類硅酸鹽在納米尺寸的復(fù)合，因而得到不同于一般復(fù)合材料的優(yōu)良 性能。
凹凸棒石是一種鎂鋁硅酸鹽結(jié)晶水合物具有獨(dú)特的三維空間結(jié)構(gòu)和纖維形 態(tài)。它的結(jié)構(gòu)中的特征是Si-O四面體形成的長帶，每一個(gè)單元尺寸在氧薄片交 替?zhèn)刃纬梢?guī)律的起伏Si-0結(jié)構(gòu)形式。礦物的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致類似沸石的通路寬度分別 近似為3.7x6.0和5.6x11.0 A。由于它的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在作為粘土表面有機(jī)物吸附
時(shí)已經(jīng)得到了相當(dāng)大的關(guān)注，但是關(guān)于它在納米復(fù)合材料中應(yīng)用的報(bào)道很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料及其制備方法。 本發(fā)明是聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料及其制備方法，凹凸棒石粉體的尺
寸在40 400nm之間，其重量百分比為5~30%。其制備方法的步驟為
(1 )將純度為85。/。以上的凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑和水高速攪 拌均勻，制成濃度為5~20%的懸浮液；
(2)在上述懸浮液中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入量與凹凸棒石 的量的重量比為20:1 4:1，質(zhì)子酸濃度為0.5~2.5mol/L，混合30min 3小時(shí)， 加入苯胺量的0.05%~1%的氧化型引發(fā)劑，在5 2CTC的溫度下，高速攪拌原位 聚合2 10小時(shí)，反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得到墨綠色 粉末。
本發(fā)明中由于釆用有機(jī)化凹凸棒石為無機(jī)相，利用具有纖維結(jié)構(gòu)的凹凸棒 石與聚苯胺可以形成核殼式結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性高分子基復(fù)合材料，它具有良好的電 化學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性，產(chǎn)物電阻可以控制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料及其制備方法，凹凸棒石粉體的尺 寸在40 400nm之間，其重量百分比為5 30%。其制備方法的步驟為
(1 )將純度為85。/。以上的凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑和水高速攪 拌均勻，制成濃度為5~20°/。的懸浮液；
(2)在上述懸浮液中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入量與凹凸棒石 的量的重量比為20:1 4:1，質(zhì)子酸濃度為0.5~2.5mol/L，混合30min 3小時(shí)， 加入苯胺量的0.05%~1%的氧化型引發(fā)劑，在5 2CTC的溫度下，高速攪拌原位 聚合2 10小時(shí)，反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得到墨綠色 粉末。
以上所述中陰離子表面活性劑為十二垸基苯磺酸。氧化型引發(fā)劑為過硫酸 銨、重鉻酸鉀、及過硫酸銨與過氧化氫復(fù)配物的重量比為1: 1。
以下是本發(fā)明的6個(gè)具體的實(shí)施例 實(shí)施例1
將凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸和水高速攪拌1小
時(shí)，制成濃度為5%的懸浮液；向其中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入量 與凹凸棒石的量的重量比為20:1，質(zhì)子酸濃度為2.5mol/L,混合3小時(shí)；再加 入苯胺量的1%的氧化型引發(fā)劑過硫酸銨引發(fā)原位聚合反應(yīng)，在2(TC的溫度下， 高速攪拌聚合10小時(shí)；反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得到墨 綠色粉末。 實(shí)施例2
將凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸和水高速攪拌2小 時(shí)，制成濃度為10%的懸浮液；向其中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入 量與凹凸棒石的量的重量比為10:1,質(zhì)子酸濃度為2.0mol/L,混合2小時(shí)；再 加入苯胺量的0.5%的氧化型引發(fā)劑過硫酸銨引發(fā)原位聚合反應(yīng)，在15'C的溫度 下，高速攪拌聚合10小時(shí)；反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得 到墨綠色粉末。
實(shí)施例3
將凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸和水高速攪拌3小 時(shí)，制成濃度為15%的懸浮液；向其中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入 量與凹凸棒石的量的重量比為15:1,質(zhì)子酸濃度為2.0mol/L,混合1小時(shí)；再 加入苯胺量的0.5%的氧化型引發(fā)劑過硫酸銨引發(fā)原位聚合反應(yīng)，在1CTC的溫度 下，高速攪拌聚合8小時(shí)；反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得 到墨綠色粉末。
實(shí)施例4
將凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸和水高速攪拌4小 時(shí)，制成濃度為20%的懸浮液；向其中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入 量與凹凸棒石的量的重量比為20:1,質(zhì)子酸濃度為2.5mol/L，混合2.5小時(shí)； 再加入苯胺量的0.5%的氧化型引發(fā)劑過硫酸銨引發(fā)原位聚合反應(yīng)，在15。C的溫
度下，高速攪拌聚合10小時(shí)；反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，
得到墨綠色粉末。
實(shí)施例5
將凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸和水高速攪拌3小 時(shí)，制成濃度為15%的懸浮液；向其中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入 量與凹凸棒石的量的重量比為15:1,質(zhì)子酸濃度為2.0mol/L，混合1小時(shí)；再 加入苯胺量的0.5%的氧化型引發(fā)劑重鉻酸鉀引發(fā)原位聚合反應(yīng)，在1CTC的溫度 下，高速攪拌聚合8小時(shí)；反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得 到墨綠色粉末。
實(shí)施例6
將凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸和水高速攪拌3小 時(shí)，制成濃度為15。/。的懸浮液；向其中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入 量與凹凸棒石的量的重量比為15:1,質(zhì)子酸濃度為2.0mol/L,混合1.5小時(shí)； 再加入苯胺量的0.5%的氧化型引發(fā)劑過硫酸銨與過氧化氫復(fù)配物(重量比1:1) 引發(fā)原位聚合反應(yīng)，在1CTC的溫度下，高速攪拌聚合6小時(shí)；反應(yīng)后靜置，過 濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得到墨綠色粉末。
權(quán)利要求
1、聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料，其特征在于凹凸棒石粉體的尺寸在40～400nm之間，其重量百分比為5～30％。
2、 聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料的制備方法，其制備步驟為(1 )將純度為85%以上的凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑和水高速攪 拌均勻，制成濃度為5~20%的懸浮液；(2)在上述懸浮液中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入量與凹凸棒石 的量的重量比為20:1 4:1，質(zhì)子酸濃度為0.5~2.5mol/L,混合30min 3小時(shí)， 加入苯胺量的0.05%~1%的氧化型引發(fā)劑，在5 2CTC的溫度下，高速攪拌原位 聚合2 10小時(shí)，反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2 4次，真空干燥，得到墨綠色 粉末。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于中陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于氧化型引發(fā)劑為過硫酸銨、重鉻酸鉀、及過硫酸銨與過氧化氫復(fù)配物的重量 比為1:1。
全文摘要
聚苯胺/凹凸棒石納米復(fù)合材料及其制備方法，凹凸棒石粉體的尺寸在40～400nm之間，其重量百分比為5～30％；其制備步驟為將純度為85％以上的凹凸棒石粉體，加陰離子表面活性劑和水高速攪拌均勻，制成濃度為5～20％的懸浮液；在上述懸浮液中加入經(jīng)質(zhì)子酸酸化的苯胺鹽，苯胺加入量與凹凸棒石的量的重量比為20∶1～4∶1，質(zhì)子酸濃度為0.5～2.5mol/L，混合30min～3小時(shí)，加入苯胺量的0.05％～1％的氧化型引發(fā)劑，在5～20℃的溫度下，高速攪拌原位聚合2～10小時(shí)，反應(yīng)后靜置，過濾，水洗滌2～4次，真空干燥，得到墨綠色粉末。
文檔編號C08L79/00GK101191016SQ20071001774
公開日2008年6月4日 申請日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)明者馮輝霞, 張建強(qiáng), 毅 王, 聶福榮, 邱建輝, 亮 邵 申請人:蘭州理工大學(xué)