專利名稱：超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種疏水性高分子材料的制備工藝。
背景技術(shù)：
聚苯胺作為一種被廣泛研究的導(dǎo)電聚合物由于其獨特的摻雜機理、較高 的環(huán)境穩(wěn)定性、良好的氧化還原性以及原料易得等特征，在太陽能電池、電 磁屏蔽、分子器件、傳感器等方面存在著潛在的應(yīng)用前景。但由于難加工處 理，則限制了其實際應(yīng)用的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于發(fā)明一種易于加工處理的聚苯胺類材料——超疏水性 聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備方法，以使依次方法制成的超疏水性 聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料可以擴展其成為既導(dǎo)電又能自潔凈的材料。
本發(fā)明先在表面活性劑水體系中溶解分散苯乙烯，滴加引發(fā)劑，制備直 徑小于100納米的聚苯乙烯納米粒子；然后將聚苯乙烯納米粒子加入到溶解 有苯胺的表面活性劑中，攪拌條件下反應(yīng)，即得超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯 復(fù)合微納材料。
本發(fā)明操作簡便，由于表面活性劑的加入，使得所制聚苯胺/聚苯乙烯 復(fù)合微納管具有聚苯胺的導(dǎo)電性，聚苯乙烯的韌性，同時通過表面活性劑濃 度的調(diào)節(jié)，可控制聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料長度、寬度和直徑大小， 為微電子器件的制作提供了有力的支持。
將本發(fā)明制備的聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料，利用掃描電子顯微鏡 和透射電子顯微鏡對產(chǎn)物形貌進(jìn)行觀察。通過傅立葉紅外光譜儀測定聚聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合物的分子結(jié)構(gòu)，以及x-射線衍射儀測定聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)
合物的結(jié)晶性。通過視頻接觸角測量儀測定其水與聚苯胺/聚苯乙烯材料表
面的接觸角大于130° (131° 156°)，導(dǎo)電性良好，具有自潔凈易于加工處 理的特點，利于聚苯胺的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
本發(fā)明所述制備直徑小于100納米的聚苯乙烯納米粒子時，將苯乙烯和
表面活性劑加入到二次水中，將該體系于8(rc土rc恒溫下在磁力攪拌器上
充分?jǐn)嚢?小時，繼續(xù)攪拌狀態(tài)下向體系中滴加引發(fā)劑，再在充分?jǐn)嚢钘l件 下于so。c士rc下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后，分別用二次水、無水乙醇離心 洗滌至上清液無色，然后將產(chǎn)物置于6(TC真空干燥箱中24小時。
上述苯乙烯占投料總體積的5°/。 20%，表面活性劑在總體積中物質(zhì)量 濃度為8 80毫摩爾，，二次水占投料總體積的60% 91%，引發(fā)劑占的投料 總體積的2% 5%。
另外，將苯胺、表面活性劑和聚苯乙烯納米粒子加入到二次水中，在磁 力攪拌器上充分?jǐn)嚢?小時后，待溶液充分混合均勻后，再超聲2小時，得 到均勻的懸浮液，將此體系于(TC下恒溫1小時，加入引發(fā)劑水溶液，攪拌 使體系混合均勻，放置于0'C下恒溫反應(yīng)24小時，等反應(yīng)結(jié)束后，分別用 二次水、無水乙醇離心洗滌至上清液無色，然后將產(chǎn)物置于60 'C真空干燥 箱中24小時。
上述苯胺占投料總體積的0.9% 2%，表面活性劑在總體積中物質(zhì)量濃 度為8 200毫摩爾，聚苯乙烯納米粒子占投料總體積的0.09% 1%，引發(fā)劑 水溶液占投料總體積的5% 10%。
本發(fā)明所述引發(fā)劑可以采用偶氮二異丁腈或過二硫酸銨或過氧化苯甲 酰或過氧化氫及混合氧化劑。不同的引發(fā)劑可先采用相應(yīng)的溶劑溶解后再投 料。
本發(fā)明所述表面活性劑可以采用十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基硫酸鈉(SDS)或二垸基二苯醚二磺酸或N， N'-雙油?；叶范一撬?鈉。
具體實施方式
操作步驟
1、 直徑小于100納米的聚苯乙烯納米粒子的制備
將3 10毫升苯乙烯和0.3 0.9克表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉 (SDBS)加入到50ml二次水中，將該體系于80'C土rC恒溫下在磁力攪拌 器上充分?jǐn)嚢鑜小時，繼續(xù)攪拌狀態(tài)下向體系中滴加0.2 0.6克引發(fā)劑偶 氮二異丁腈的乙醇(小于5ml)溶液，再在充分?jǐn)嚢钘l件下于80。C土rC下反應(yīng) 8小時。反應(yīng)結(jié)束后，分別用二次水、無水乙醇離心3 5次，洗滌至上清 液無色。然后將產(chǎn)物置于60'C真空干燥箱中24小時。
上述引發(fā)劑偶氮二異丁腈還可采用過氧化苯甲酰，或過氧化氫及混合氧 化劑替代。
2、 超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備 將0.5克苯胺、0.3 1.5克表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和上
述反應(yīng)所得聚苯乙烯納米粒子0.05 0.5克加入到50ml 二次水中，在磁力攪 拌器上充分?jǐn)嚢?小時后，待溶液充分混合均勻后，再超聲2小時，得到均 勻的懸浮液。將此體系于0 "下恒溫1小時，接著一次性加入5ml引發(fā)劑 過二硫酸銨飽和水溶液，攪拌使體系混合均勻。放置于0。C下恒溫反應(yīng)24 小時。反應(yīng)結(jié)束后，分別用二次水、無水乙醇離心洗滌至上清液無色，然后 將產(chǎn)物置于60'C真空干燥箱中24小時。
引發(fā)劑過二硫酸銨，還可采用過二硫酸鉀或碘酸鉀替代。 上述表面活性劑還可采用十二烷基硫酸鈉(SDS)或二垸基二苯醚二磺 酸或N， N'-雙油?；叶范一撬徕c。 應(yīng)用將本發(fā)明制備好的超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料利用掃描電 子顯微鏡和透射電子顯微鏡對產(chǎn)物形貌進(jìn)行觀察。通過傅立葉紅外光譜儀測
定聚聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合物的分子結(jié)構(gòu)，以及x-射線衍射儀測定聚苯胺/
聚苯乙烯復(fù)合物的結(jié)晶性。通過視頻接觸角測量儀測定其水與聚苯胺/聚苯
乙烯材料表面的接觸角131° 156°，導(dǎo)電性良好。 應(yīng)用事例
1. 選擇SDBS物質(zhì)的量濃度20毫摩爾，聚苯乙烯納米粒子中苯乙烯與 苯胺單體的摩爾比為1比1， APS與苯胺單體摩爾比為1比1，制得聚苯胺/ 聚苯乙烯微納材料。所制材料為直徑100-200納米的超疏水球，視頻接觸角 測量儀測定其水與表面的接觸角大于150°，滾動角3-5 °，分散于玻璃表面 發(fā)現(xiàn)疏水效果遠(yuǎn)大于聚苯乙烯納米粒子，而聚苯胺是親水性的。其熱穩(wěn)定性 優(yōu)于聚苯胺，具有導(dǎo)電性。
2. 選擇SDBS物質(zhì)的量濃度200毫摩爾，聚苯乙烯納米粒子中苯乙烯 與苯胺單體的摩爾比為1比10， APS與苯胺單體摩爾比為1比1，制得聚苯 胺/聚苯乙烯微納材料。所制材料為直徑100-200納米長度2 y m左右的超疏 水棒、管，視頻接觸角測量儀測定其水與表面的接觸角大于130°，其熱穩(wěn) 定性優(yōu)于聚苯胺，具有導(dǎo)電性(導(dǎo)電性高于超疏水的球)。
權(quán)利要求
1、超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備方法，其特征在于先在表面活性劑水體系中溶解分散苯乙烯，滴加引發(fā)劑，制備直徑小于100納米的聚苯乙烯納米粒子；然后將聚苯乙烯納米粒子加入到溶解有苯胺的表面活性劑中，攪拌條件下反應(yīng)，即得超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備 方法，其特征在于所述制備直徑小于100納米的聚苯乙烯納米粒子時，將苯乙烯和表面活性劑加入到二次水中，將該體系于8o'c士rc恒溫下在磁力攪 拌器上充分?jǐn)嚢?小時，繼續(xù)攪拌狀態(tài)下向體系中滴加引發(fā)劑，再在充分?jǐn)?拌條件下于8(TC土rC下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后，分別用二次水、無水乙 醇離心洗滌至上清液無色，然后將產(chǎn)物置于60'C真空干燥箱中24小時。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備 方法，其特征在于苯乙烯占投料總體積的5% 20%，表面活性劑在總體積 中物質(zhì)量濃度為8 80毫摩爾，二次水占投料總體積的60% 91%，引發(fā)劑 占的投料總體積的2% 5%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材 料的制備方法，其特征在于將苯胺、表面活性劑和聚苯乙烯納米粒子加入到 二次水中，在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢?小時后，待溶液充分混合均勻后，再 超聲2小時，得到均勻的懸浮液，將此體系于O-C下恒溫l小時，加入引發(fā) 劑水溶液，攪拌使體系混合均勻，放置于O'C下恒溫反應(yīng)24小時，等反應(yīng) 結(jié)束后，分別用二次水、無水乙醇離心洗滌至上清液無色，然后將產(chǎn)物置于 60 t真空干燥箱中24小時。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備方法，其特征在于苯胺占投料總體積的0.9% 2%，表面活性劑在總體積中 物質(zhì)量濃度為8 200毫摩爾,聚苯乙烯納米粒子占投料總體積的0.09% 1% 引發(fā)劑水溶液占投料總體積的5% 10%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備 方法，其特征在于所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過二硫酸銨或過氧化苯甲 酰，或過氧化氫及混合氧化劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備 方法，其特征在于所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉或 二烷基二苯醚二磺酸或N， N'-雙油?；叶范一撬徕c。
全文摘要
超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料的制備方法，先在表面活性劑水體系中溶解分散苯乙烯，滴加引發(fā)劑，制備直徑小于100納米的聚苯乙烯納米粒子；然后將聚苯乙烯納米粒子加入到溶解有苯胺的表面活性劑中，攪拌條件下反應(yīng)，即得超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料。本發(fā)明操作簡便，由于表面活性劑的加入，使得所制聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納管具有聚苯胺的導(dǎo)電性，聚苯乙烯的韌性，同時通過表面活性劑濃度的調(diào)節(jié)，可控制聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合微納材料長度、寬度和直徑大小，為微電子器件的制作提供了有力的支持。
文檔編號C08F112/08GK101503489SQ20091002469
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者夏冬祥, 宋根萍, 葛曉艷, 榮 郭 申請人:揚州大學(xué)