一種磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀 復(fù)合微球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物包覆的核/殼結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子在很多方面都有著潛在應(yīng)用價值，例如可以用 在催化劑、化妝品、印刷和涂料等領(lǐng)域。聚苯胺作為一種典型的導(dǎo)電聚合物，以其優(yōu)良的環(huán) 境穩(wěn)定性和獨(dú)特的摻雜機(jī)制而備受關(guān)注。納米銀作為金屬納米粒子，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能、 抗菌性能、催化性能。通過把聚苯胺和納米銀復(fù)合，可以大大提高導(dǎo)電性能，并且賦予它新 的性能，如：抗菌性能、催化性能等。本發(fā)明以磺化苯乙烯微球?yàn)槟０澹谀０逦⑶虮砻嫦冗M(jìn) 行苯胺的聚合形成聚苯胺形成了類似于海膽的結(jié)構(gòu)，之后在微球的表面進(jìn)行納米銀的制備 反應(yīng)，納米銀均勻的分散到微球的表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在增強(qiáng)聚苯胺材料導(dǎo)電性能，并且賦予它新的性能，如：水溶性能、抗菌 性能、催化性能等。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù) 合微球及其制備方法，該復(fù)合微球是一種單分散性好、電導(dǎo)率性優(yōu)異的磺化聚苯乙烯/聚 苯胺/納米銀復(fù)合材料。
[0004] 本發(fā)明提供一種磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球，它的結(jié)構(gòu)特征為具有 以磺化聚苯乙烯為內(nèi)核、以聚苯胺為外殼的核殼結(jié)構(gòu)，納米銀均勻分散在所述外殼的外表 面。
[0005] 具體的，所述復(fù)合微球的粒徑為1.20~1.90 μ m，所述內(nèi)核的粒徑為0.95~ 1. 55 μ m〇
[0006] 進(jìn)一步，所述復(fù)合微球的粒徑為1. 35~1. 55 μ m，所述內(nèi)核的粒徑為1. 25~ 1. 45 μ m〇
[0007] 本發(fā)明還提供一種磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球的制備方法，其包括 以下步驟：
[0008] S1.聚苯乙烯微球的制備：由分散聚合法制備聚苯乙烯微球；
[0009] S2.磺化聚苯乙烯微球的制備：對S1中的聚苯乙烯微球進(jìn)行磺化反應(yīng)得磺化聚苯 乙烯微球；
[0010] S3.磺化聚苯乙烯/聚苯胺復(fù)合微球的制備：將0. 2~0. 4重量份S2中所述的磺 化聚苯乙烯微球溶解于30~50重量份的去離子水中形成磺化聚苯乙烯溶液，把0. 05~ 〇. 1重量份的苯胺加入所述磺化聚苯乙烯溶液中，調(diào)節(jié)所述磺化聚苯乙烯溶液至酸性后在 〇°C下充分?jǐn)嚢?，?. 12~0. 24重量份的引發(fā)劑溶解于2~4重量份的去離子水中并滴加 至上述酸性溶液中，在〇°C下反應(yīng)24h以上，離心分離、洗滌、真空干燥得到磺化聚苯乙烯/ 聚苯胺復(fù)合微球；所述的洗滌優(yōu)選使用無水乙醇為溶劑對離心分離得的固體產(chǎn)物進(jìn)行多次 洗滌，所述真空干燥的優(yōu)選條件為在50~60°C下真空干燥12h以上。
[0011] S4.銀氨溶液的配置：在濃度為0. 1~0. 2mol/L的硝酸銀溶液中攪拌滴加濃氨水 直至沉淀消失，得到銀氨溶液；所述濃氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為為22 %~28%，具體反應(yīng)方 程式如下：
[0012] AgN03+3NH3 · H20 = Ag (NH3) 20H+NH4N03+2H20 ；
[0013] S5.磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球的制備：將穩(wěn)定劑、去離子水及S3制 備的磺化聚苯乙烯/聚苯胺微球按照1~2 :5~8 :0. 1~0. 2的重量比例混合后超聲分 散30min以上得分散液，取適量S4制備的銀氨溶液加入所述分散液中，所取用的銀氨溶液 的體積為本步驟取用的去離子水體積的1. 5~2倍，室溫反應(yīng)1~2h后在60~70°C下反 應(yīng)7h以上，抽濾、洗滌、干燥得磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球。所述的洗滌優(yōu)選 使用無水乙醇及去離子水對經(jīng)布氏漏斗抽濾得的固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，所述真空干燥的 優(yōu)選條件為在50~60°C下真空干燥12h以上。
[0014] 具體的，S1中的所述聚苯乙烯微球制備過程為：將苯乙烯、穩(wěn)定劑、引發(fā)劑、無水 乙醇、去離子水按照12~20 :1~3 :0. 2~0. 5 :95~100 :0~5的重量比例混合，氮?dú)獗?護(hù)下，在60~80°C下磁力攪拌24h以上，離心分離、洗滌、真空干燥得聚苯乙烯微球。所述 的洗滌優(yōu)選使用無水乙醇為溶劑對離心分離得的固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，所述真空干燥的 優(yōu)選條件為在50~60°C下真空干燥12h以上。
[0015] 具體的，S2中的所述磺化聚苯乙烯由濃硫酸參與的磺化反應(yīng)制備，制備過程為： 將0. 2~0. 4重量份所述S1中的聚苯乙烯微球與27~55重量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的濃硫 酸混合，超聲分散1~3h后，在40~50°C反應(yīng)12h以上，反應(yīng)完成后將反應(yīng)物倒入40~ 60重量份的冰水中，在2~8°C的環(huán)境中靜置48h以上，讓磺化聚苯乙烯微球充分沉淀，離 心分離、洗滌、真空干燥得磺化聚苯乙烯微球。所述的洗滌優(yōu)選使用無水乙醇為溶劑對離心 分離得的固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，所述真空干燥的優(yōu)選條件為在50~60°C下真空干燥12h 以上。
[0016] 具體的，超聲分散時的超聲頻率為10~40KHZ，超聲功率為40~100W。
[0017] 具體的，S3中的所述苯胺與所述引發(fā)劑的摩爾比為1 :1。
[0018] 具體的，S3中的調(diào)節(jié)所述磺化聚苯乙烯溶液至酸性時采用的方法為加入2~ 5mol/L的鹽酸溶液。
[0019] 具體的，本發(fā)明中所述的穩(wěn)定劑為PVP，本發(fā)明中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨或 AIBNo
[0020] 使用上述方法制備的磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球的粒徑為1. 20~ 1. 90 μ m，所述內(nèi)核的粒徑為0. 95~1. 55 μ m，其粒徑分布范圍較窄，具有單分散性。
[0021] 發(fā)明提供的磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球，具有以磺化聚苯乙烯為內(nèi) 核、以聚苯胺為外殼的核殼結(jié)構(gòu)，納米銀均勻分散在所述外殼的外表面，這種結(jié)構(gòu)特征不僅 能夠極大的增加聚苯胺的導(dǎo)電性，還使其具備了多種特性，比如水溶性能、抗菌性能、催化 性能；本發(fā)明提供的制備方法具有原料易得、方法簡單、安全無毒等優(yōu)點(diǎn)，能夠制備出具有 核殼結(jié)構(gòu)且表面均勻分散有納米銀的復(fù)合微球，該方法制備出的復(fù)合微球具有結(jié)構(gòu)新穎、 功能多、潛在價值高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的的聚苯乙烯（PS)、磺化聚苯乙烯（SPS)、磺化聚苯乙 烯/聚苯胺復(fù)合微球（SPS/PANI)及磺化聚苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球（SPS/PANI/ Ag)的紅外圖譜；
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的聚苯乙烯微球的掃描電鏡圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的磺化聚苯乙烯微球的掃描電鏡圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的磺化聚苯乙烯/聚苯胺微球的掃描電鏡圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制得的磺化苯乙烯/聚苯胺/納米銀復(fù)合微球的掃描電鏡 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0028] 本發(fā)明中所使用的方法，如無特殊規(guī)定，均為常規(guī)方法，本發(fā)明所使用的試劑，如 無特殊規(guī)定，均為市售產(chǎn)品。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] S1.分散聚合法制備聚苯乙烯微球：在250mL四口瓶中加入15g苯乙烯、3g PVP、 0. 2g AIBN、95g無水乙醇、5g去離子水。通入氮?dú)?，?0°C下磁力攪拌30h。反應(yīng)完成后， 將反應(yīng)物離心，用無水乙醇洗滌多次，最后在50°C真空干燥12h得到聚苯乙烯微球，所述聚 苯乙烯微球的粒徑為0. 85~1. 35 μm，所述聚苯乙烯微球的紅外圖譜及掃描電鏡圖分別顯 示于圖1和圖2中。
[0031] S2.磺化聚苯乙烯微球的制備：取S1制備的聚苯乙烯0. 3g，與15mL濃硫酸混合， 超聲3h。之后將混合物移入100mL三口瓶中，40°C反應(yīng)12h。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)物倒入 40mL冰水中，并移入冰箱中在2~8°C下冷卻靜置48h以上，待沉淀析出后，離心，用無水乙 醇洗滌多次，最后在50°C真空干燥12h得到磺化聚苯乙烯微球，所述磺化聚苯乙烯微球的 粒徑為0. 95~1. 45 μπι，所述磺化聚苯乙烯微球的紅外圖譜及掃