专利名称：一种新型n-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法
技术领域：
本发明涉及一种N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法，属导电高分子材料技术领域。
背景技术：
由于具有环境稳定性、容易制备和优越的光电性质，聚苯胺是一种广泛研究的导电聚合物。因聚苯胺可以通过掺杂和去掺杂过程调节导电性质，因此它被广泛应用于电致变色、电催化、光发射二极管、传感器等方面。然而，这些应用又受到其不溶、难加工特点的限制，因此，在不影响或尽量小的影响聚苯胺电性质的前提下合成一种能溶于大多数溶剂，甚至水中的改性聚苯胺具有非常重要的现实意义。为了改善聚苯胺的溶解性国内外研究人员做过很多尝试，其中掺杂大分子磺酸是一种最常见的改善手段，该方法所获得的聚苯胺除了电导率约有降低外，它们对甲苯酚和甲苯等有机溶剂中具有较好的溶解，也只是对有机溶剂溶解。更常见的改善方法应属化学改性，通过化学修饰的方法在芳环上引入亲水基团来改善聚苯胺的溶解性，不过该方法对聚苯胺电导率影响较大，不利于聚苯胺在电子设备中的应用。在化学修饰的方法中还有一种通过取代聚苯胺链上的亚胺来提高聚合物的溶解度，研究发现，该类改性聚合物的不同溶剂中的溶解性与取代基性质有关，疏水性取代基可溶解在有机溶剂中，亲水性能够溶解常见的极性溶剂中，而且亚胺氢被取代后聚合物的热稳定却大大地提高，不过采用该方法改性的聚苯胺其电导率在10_7-10_3S/cm，相比未被改性的聚苯胺的电导率下降较大。羧基属亲水基团，如果将其引入聚合物链中可以像聚丙烯酸一样溶解在水中，同时羧基的引入可以作为一种酸在分子内掺杂，确保聚苯胺的电导率不因外界条件的改变而改变。利用羧基改性的聚苯胺不仅可以保持原有的光电性质，由于溶解性的提高，而且还可以拓展其应用范围。综上所述， 能够开发研制出N-取代羧酸聚苯胺，并且寻找一种经济有效且具有普遍适用性的制备聚N-取代羧酸聚苯胺方法是非常重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备溶解性高、导电性能优良的N-取代羧酸聚苯胺的制备方法。本发明的技术方案为:
本发明采用化学氧化聚合法，将溶解在乙腈/水混合溶剂中N-取代羧酸的单体和溶解在质子酸水溶液中的氧化剂发生反应，制备N-取代羧酸聚苯胺。本发明所述的制备N-取代羧酸聚苯胺的方法步骤如下:
称取一定量的单体N-苯基甘氨酸(N-AN)，将其溶解在一定体积的乙腈与水的混合溶液中。然后将一定量的氧化剂过硫酸铵(NH4)2S2O8溶于一定体积的质子酸水溶液中。在室温下，将溶有氧化剂过硫酸铵的溶液缓慢滴加到含有单体N-取代苯基甘氨酸乙腈水溶剂中，使单体反应完全，经处理即可得N-取代羧酸聚苯胺粉末。
权利要求
1.一种新型N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法，其特征在于，所述方法将溶解在乙腈/水混合溶剂中N-取代羧酸的单体的和溶解在质子酸水溶液中的氧化剂发生聚合反应，制备N-取代羧酸聚苯胺；具体步骤如下: (1)称取一定量的单体N-苯基甘氨酸(N-AN)，将其溶解在一定体积的乙腈与水的混合溶液中； (2)将一定量的氧化剂过硫酸铵溶于一定体积的质子酸水溶液中； (3)在室温下，将溶有氧化剂过硫酸铵的溶液缓慢滴加到含有单体N-取代苯基甘氨酸乙腈水溶剂中，使单体反应完全，经处理即可得N-取代羧酸聚苯胺粉末。
2.根据权利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法，其特征在于，所述的质子酸可以是盐酸、硫酸、硝酸和高氯酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法，其特征在于，所述的氧化剂与单体的摩尔比最优选0.75: f 2:1。
4.根据权利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法，其特征在于，所述质子酸水溶液中质子酸的浓度是(T6mol/L，质子酸应保持其氢离子浓度为0.5^2 mol/L。
5.根据权利要求1所述的新型N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法，其特征在于，所述的聚合反应温度为(T30°C，液相反应时间为6 24小时。
全文摘要
本发明公开了一种新型N-取代羧酸聚苯胺化学氧化制备方法。所述方法采用N-苯基甘氨酸为单体通过化学氧化的方法制备N-取代羧酸聚苯胺聚合物，按如下步骤进行将一定量的单体N-苯基甘氨酸(N-AN)，使其溶解在一定体积的乙腈与水的混合溶液中。然后将一定量的氧化剂过硫酸铵(NH4)2S2O8溶于一定体积的配好的盐酸水溶液中。在室温下，将溶有氧化剂过硫酸铵的溶液缓慢滴加到单体中，使单体反应完全，经处理即可得N-取代羧酸聚苯胺粉末。采用本发明的方法所制备的聚合物收率为89wt％、导电率为1.5×10-1S/cm，溶解性能优异新型N-取代羧酸聚苯胺。所得的聚合物粉末可应用于二次电池、传感器、太阳能电池等领域作导电高分子材料。
文档编号C08G73/02GK103214671SQ201310163168
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者章家立, 陈爱喜, 杨绍明, 王浩, 高键 申请人:华东交通大学