專(zhuān)利名稱(chēng)：原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法，屬于導(dǎo)電膜材料技術(shù)。

背景技術(shù)：
聚苯胺(PANI)原料易得，結(jié)構(gòu)多樣化，具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，制成導(dǎo)電膜能適用于電磁屏蔽、靜電分散、電至變色、pH敏感元件和防腐等多種場(chǎng)合。但是聚苯胺綜合力學(xué)性能差、不溶于一般有機(jī)溶劑，難以采用傳統(tǒng)成型方法加工，這些都嚴(yán)重妨礙了其推廣應(yīng)用。為使其易于加工成膜，人們做了大量科研工作經(jīng)有機(jī)酸二次摻雜的聚苯胺可以溶解在與這些酸兼容的有機(jī)溶劑中，在一定程度上解決了聚苯胺的加工性問(wèn)題，但在制備與涂膜過(guò)程中使用大量的有機(jī)酸和有機(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染和增加治理環(huán)境的難度和成本(J.Dominis，Synth.Met.2002，129，165)；對(duì)苯胺單體進(jìn)行改性制備可溶的聚苯胺衍生物及制備聚苯胺的嵌段、接枝共聚物也能改善其溶解性以便于加工，但是往往犧牲了良好的導(dǎo)電性能，難于應(yīng)用于聚苯胺導(dǎo)電膜材料(X.G.Li.Chem Rev，2002，102，2925)；將聚苯胺和易加工成型的聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)等共混雖可在一定程度上提高可加工性，但隨著聚苯胺含量的增加，共混物的成膜性變差，難于有實(shí)際應(yīng)用，而且由于大部分聚苯胺都在基體內(nèi)部，導(dǎo)電性能較純聚苯胺有所下降(M.R.Vallim.J Appl.Polym.Sci.2000，75677)。有鑒于此，本領(lǐng)域迫切需要一種簡(jiǎn)單、實(shí)用且所得聚苯胺材料具有良好加工成膜性的制備方法。
原位聚合法，指單體吸附在其他基材上，通過(guò)引發(fā)基體表面上的單體聚合，從而獲得聚合物包覆基材表面的功能性復(fù)合材料的方法。該方法具有不需要特殊設(shè)備、操作簡(jiǎn)單、膜厚可控等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)找不到合適溶劑的導(dǎo)電聚合物具有優(yōu)勢(shì)既改善了聚苯胺的加工性，又易工業(yè)化；既賦予了絕緣基質(zhì)電學(xué)和光學(xué)性能，還保持了基質(zhì)的完整結(jié)構(gòu)。聚砜(PS)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能、耐熱、耐酸堿性能等特點(diǎn)，正是聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的良好基材。有鑒于此，我們將聚苯胺和聚砜結(jié)合起來(lái)應(yīng)用原位聚合法開(kāi)發(fā)新的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法。該發(fā)明方法過(guò)程簡(jiǎn)單，易于操作，成本低，制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜具有良好的導(dǎo)電性能，聚苯胺以堆疊納米線(xiàn)形式緊密復(fù)合在基膜表面上，故而能保持聚砜良好的機(jī)械性能。
本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法。其特征在于包括以下過(guò)程 1)在溫度20～25℃下，將濃度0.005～0.025M的十二烷基苯磺酸鈉溶液，用檸檬酸、樟腦磺酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2～3，然后將溶液置于玻璃瓶中，再加入苯胺，制成含苯胺0.03M～0.1M的溶液； 2)將聚砜膜移入步驟1)制得的苯胺溶液中，在100rpm下攪拌4～6小時(shí)，之后在0～5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)；向苯胺溶液中加入過(guò)硫酸銨，過(guò)硫酸銨的濃度為0.03M～0.1M且與苯胺的摩爾濃度相等，繼續(xù)攪拌1～10分鐘，然后在0～5℃溫度下反應(yīng)2～24小時(shí)； 3)將步驟2)中制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，采用去離子水洗去表面吸附的雜質(zhì)后，再經(jīng)過(guò)無(wú)水甲醇清洗，質(zhì)量濃度36％的鹽酸清洗，最后用去離子水洗凈得到成品聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電復(fù)合膜。
本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于操作，成本低，重復(fù)性好，制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜表面聚苯胺均勻分布，電導(dǎo)率范圍為7.21×10-4S/cm～0.286S/cm。



圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜表面結(jié)構(gòu)的20000倍電鏡照片。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 在溫度為25℃時(shí)稱(chēng)取0.35g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，置于200mL的去離子水中并用檸檬酸調(diào)節(jié)pH到2.3，再量取1.7mL苯胺，加入到上述溶液中，以100rpm攪拌溶解，加入16×8cm2的聚砜膜，攪拌4小時(shí)，之后在5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再稱(chēng)取4.25g過(guò)硫酸銨，溶于少量去離子水中，將其加入到上述置有聚砜膜的溶液中，攪拌10分鐘，再在0～5℃溫度下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完成后取出聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，經(jīng)無(wú)水甲醇，質(zhì)量濃度36％的鹽酸和去離子水洗凈清洗后，制得成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。該聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜表面的電鏡照片如附圖1所示。采用二電極法對(duì)所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得電導(dǎo)率為0.041S/cm。
實(shí)施例2 在溫度為25℃時(shí)稱(chēng)取0.35g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，置于200mL的去離子水中并用檸檬酸調(diào)節(jié)pH到2.3，再量取1.7mL苯胺，加入到上述溶液中，以100rpm攪拌溶解，加入16×8cm2的聚砜膜，攪拌4小時(shí)，之后在5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再稱(chēng)取4.25g過(guò)硫酸銨，溶于少量去離子水中，將其加入到上述置有聚砜膜的溶液中，攪拌10分鐘，再在0～5℃溫度下反應(yīng)2.5小時(shí)。反應(yīng)完成后取出聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，經(jīng)無(wú)水甲醇，質(zhì)量濃度36％的鹽酸和去離子水洗凈清洗后，制得成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。采用二電極法對(duì)所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得電導(dǎo)率為0.013S/cm。
實(shí)施例3 在溫度為25℃時(shí)稱(chēng)取0.35g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，置于200mL的去離子水中并用樟腦磺酸調(diào)節(jié)pH到2.3，再量取1.7mL苯胺，加入到上述溶液中，以100rpm攪拌溶解，加入16×8cm2的聚砜膜，攪拌4小時(shí)，之后在5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再稱(chēng)取4.25g過(guò)硫酸銨，溶于少量去離子水中，將其加入到上述置有聚砜膜的溶液中，攪拌10分鐘，再在0～5℃溫度下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完成后取出聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，經(jīng)無(wú)水甲醇，質(zhì)量濃度36％的鹽酸和去離子水洗凈清洗后，制得成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。采用二電極法對(duì)所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得電導(dǎo)率為7.21×10-4S/cm。
實(shí)施例4 在溫度為25℃時(shí)稱(chēng)取0.35g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，置于200mL的去離子水中并用鹽酸調(diào)節(jié)pH到2.3，再量取1.7mL苯胺，加入到上述溶液中，以100rpm攪拌溶解，加入16×8cm2的聚砜膜，攪拌4小時(shí)，之后在5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再稱(chēng)取4.25g過(guò)硫酸銨，溶于少量去離子水中，將其加入到上述置有聚砜膜的溶液中，攪拌10分鐘，再在0～5℃溫度下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完成后取出聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，經(jīng)無(wú)水甲醇，質(zhì)量濃度36％的鹽酸和去離子水洗凈清洗后，制得成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。采用二電極法對(duì)所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得電導(dǎo)率為7.47×10-4S/cm。
實(shí)施例5 在溫度為25℃時(shí)稱(chēng)取0.12g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，置于200mL的去離子水中并用檸檬酸調(diào)節(jié)pH到2.3，再量取0.3mL苯胺，加入到上述溶液中，以100rpm攪拌溶解，加入16×8cm2的聚砜膜，攪拌4小時(shí)，之后在5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再稱(chēng)取1.43g過(guò)硫酸銨，溶于少量去離子水中，將其加入到上述置有聚砜膜的溶液中，攪拌10分鐘，再在0～5℃溫度下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完成后取出聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，經(jīng)無(wú)水甲醇，質(zhì)量濃度36％的鹽酸和去離子水洗凈清洗后，制得成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。采用二電極法對(duì)所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得電導(dǎo)率為0.069S/cm。
實(shí)施例6 在溫度為25℃時(shí)稱(chēng)取0.23g表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，置于200mL的去離子水中并用檸檬酸調(diào)節(jié)pH到2.3，再量取0.6mL苯胺，加入到上述溶液中，以100rpm攪拌溶解，加入16×8cm2的聚砜膜，攪拌4小時(shí)，之后在5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)。再稱(chēng)取2.85g過(guò)硫酸銨，溶于少量去離子水中，將其加入到上述置有聚砜膜的溶液中，攪拌10分鐘，再在0～5℃溫度下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)完成后取出聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，經(jīng)無(wú)水甲醇，質(zhì)量濃度36％的鹽酸和去離子水洗凈清洗后，制得成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。采用二電極法對(duì)所制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得電導(dǎo)率為0.286S/cm。
權(quán)利要求
1.一種原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法，其特征在于包括以下過(guò)程
1)在溫度20～25℃下，將濃度0.005～0.025M的十二烷基苯磺酸鈉溶液，用檸檬酸、樟腦磺酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2～3，然后將溶液置于玻璃瓶中，再加入苯胺，制成含苯胺0.03M～0.1M的溶液；
2)將聚砜膜移入步驟1)制得的苯胺溶液中，在100rpm下攪拌4～6小時(shí)，之后在0～5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)；向苯胺溶液中加入過(guò)硫酸銨，過(guò)硫酸銨的濃度為0.03M～0.1M且與苯胺的摩爾濃度相等，繼續(xù)攪拌1～10分鐘，然后在0～5℃溫度下反應(yīng)2～24小時(shí)；
3)將步驟2)中制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜，采用去離子水洗去表面吸附的雜質(zhì)后，再經(jīng)過(guò)無(wú)水甲醇清洗，質(zhì)量濃度36％的鹽酸清洗，最后用去離子水洗凈得到成品聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電復(fù)合膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了原位聚合制備聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜的方法，屬于導(dǎo)電膜材料技術(shù)。該方法過(guò)程包括在20～25℃下，向十二烷基苯磺酸鈉溶液中加入檸檬酸、樟腦磺酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH值后再加入苯胺，混勻后加入聚砜膜；在20～25℃下攪拌4～6小時(shí)，然后在0～5℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)；再向其中加入一定量過(guò)硫酸銨溶液，攪拌數(shù)分鐘后在0～5℃下完成反應(yīng)，制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜經(jīng)過(guò)去離子水洗去吸附的雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)無(wú)水甲醇、鹽酸清洗，最后用去離子水洗凈，既得到成品聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于操作，制得的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合膜電導(dǎo)率范圍7.21×10-4S/cm～0.286S/cm。
文檔編號(hào)C08J5/18GK101225178SQ20071006013
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者志 王, 樊智鋒, 毅 單, 王紀(jì)孝, 王世昌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)