专利名称：可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及聚苯胺复合材料制备方法。
技术背景在诸多的共轭导电聚合物中，聚苯胺因其原料廉价易得、制备简单方便、 优异的电化学性能及化学稳定性，被认为是最有希望在实际中得到应用的导电 聚合物，因而成为研究热点。然而，由于导电聚苯胺不溶不熔，限制了其在技 术上的广泛应用。目前仅在抗静电、电池屏蔽和二次电池等少数领域实现了有 限的应用。以应用为目标的应用基础研究已经成为该领域最迫切、最吸引人的 研究方向。通过功能质子酸掺杂可以制备可溶性导电聚苯胺复合物，改善导电 聚苯胺的可溶性和加工性，与普通聚合物材料复合能得到复合聚苯胺导电材料。 这类复合聚苯胺导电材料具有导电性在大范围内可调、力学性能较好、易加工 成型及可制成透明材料等特点，因而引起了各国科研工作者竟相研究。目前制备聚苯胺/聚合物导电材料主要有溶液共混法、机械熔融共混法、乳 液共混法和"现场"吸附聚合法，其中"现场"吸附聚合法是将纤维、纺织品、 塑料等基材浸在新配制的过硫酸铵与苯胺的酸性水溶液混合物中，使苯胺在基 材的表面发生氧化聚合反应，聚苯胺可均匀地"沉积"在基材表面，形成良好 的致密膜，以制成导电材料。氨基磺酸是一种化工原料，为无机固体酸(NH2S03H),斜方晶系片状结晶， 无色，无臭，易溶于水，且稳定性很高，不挥发，熔点约为205°C,分解温度 为209°C，在260。C下可完全分解生成S02、 S03、 N2和水等产物，对金属腐 蚀性很低。氨基磺酸是一种中强酸，在水中完全电离。 发明内容本发明的目的是提供一种可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法， 本发明在氨基磺酸水溶液体系下，以PE为基材，引发苯胺单体在二次插层的有机土 CTAB2-Ni广MMT层间聚合，使得聚合产物PANI/CTAB2-NirMMT均匀地沉积在基材PE表面，形成致密膜，制得可成型导电聚苯胺复合材料。本发明采用"现场"吸附聚合法，得到的一种氨基磺酸掺杂导电聚苯胺 PANI/CTAB2-Nh-MMT/PE复合材料，具有良好的化学稳定性，导电性在大范围 内可调、力学性能较好、易加工成型及可制成透明材料，且合成方法简便，原 料来源广泛，价格低廉，可以兼顾力学，电学，光学等性能，显示出许多独特 的优点，在抗静电、电磁屏蔽、电极材料和防污防腐涂料等领域有较广泛的应 用前景。CTAB是十六烷基三甲基溴化铵的英文缩写，PANI是聚苯胺的英文缩写， PE聚乙烯的英文缩写，MMT是蒙脱土的英文缩写，Na-MMT是钠化蒙脱土。
具体实施方式
本发明是一种可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法，在氨基磺酸水溶液 体系下，以PE为基材，引发苯胺单体在二次插层的有机土CTAB2-NirMMT层 间聚合，使得聚合产物PANI/CTAB2-Ni厂MMT均匀地沉积在基材PE表面，形 成致密膜，以制得可成型导电聚苯胺复合材料。有机土 CTAB2-Ni厂MMT重量为PANI/CTAB2-NirMMT的5~40%， PANI/ CTAB2-NirMMT的重量为PANI/CTAB2-Ni厂MMT/PE复合材料的1~35%， PE 的重量为PANI/CTAB2-NirMMT/PE复合材料的35 99%。本发明制备方法的步骤如下(1 )将氨基磺酸溶于蒸馏水中，制成质量浓度为4~16%的溶液；(2)在上述溶液中加入苯胺单体，有机土 CTAB2-Nh-MMT, PE，其中苯 胺加入量与氨基磺酸的重量比为1 : 50~1 : 3，有机土 CTAB2-NirMMT的重量 为苯胺的5 40%, PE与苯胺的重量比50 : 1 ~3 : 1,进行搅拌，时间持续6 小时，缓慢滴加氧化型引发剂，氧化型引发剂与苯胺的重量比为0.5: 1 3.5: 1， 在0 40。C的温度下，高速搅拌溶液，进行聚合，时间持续2 8小时，反应后静 置，过滤，用水洗涤2~4次，并用丙酮淋洗，在真空环境下干燥，得到均匀包 覆有墨绿色粉末的可成型导电聚苯胺复合材料的颗粒。以上所述的氧化型引发剂为过硫酸铵，或者为重铬酸钾，或者为碘酸钾。下面是本发明更为具体的实施例实施例1将一定量的氨基磺酸溶于蒸馏水中，配成质量浓度为4%的溶液；然后加入 苯胺，有机土 CTAB2-NirMMT， PE，其中苯胺的加入量与氨基磺酸的重量比为 1 : 50;有机土的重量为苯胺的5%; PE与苯胺的重量比为50 : 1，加完苯胺、 有机土 CTAB2-NirMMT、 PE后，进行搅拌，形成插层，时间持续6小时，缓 慢滴加氧化型引发剂过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的重量比为1 : 1;在0"C的温 度下，高速搅拌，进行聚合，时间持续2小时，反应后静置，过滤，用水洗涤 2~4次，并用丙酮淋洗，在真空环境下干燥，得到均匀包覆有墨绿色粉末的可 成型导电聚苯胺复合材料的颗粒。实施例2将一定量的氨基磺酸溶于蒸馏水中，配成质量浓度为15%的溶液；然后加 入苯胺，有机土 CTAB2-NirMMT, PE，其中苯胺的加入量与氨基磺酸的重量比 为1 : 3;有机土的重量为苯胺的40%; PE与苯胺的重量比为3 : 1，加完苯 胺、有机土 CTAB2-NirMMT、 PE后，进行搅拌，形成插层，时间持续6小时， 缓慢滴加氧化型引发剂过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的重量比为3.5 : 1;在40'C 的温度下，高速搅拌，进行聚合，时间持续8小时；反应后静置，过滤，用水 洗涤2 4次，并用丙酮淋洗，在真空环境下干燥，得到均匀包覆有墨绿色粉末 的可成型导电聚苯胺复合材料的颗粒。实施例3将一定量的氨基磺酸溶于蒸馏水中，配成质量浓度为13%的溶液；然后加 入苯胺，有机土 CTAB2-NirMMT, PE,其中苯胺的加入量与氨基磺酸的重量比 为1 : 5;有机土的重量为苯胺的20%; PE与苯胺的重量比为5 : 1，加完苯 胺、有机土 CTAB2-NirMMT、 PE后，进行搅拌，形成插层，时间持续6小时， 缓慢滴加氧化型引发剂过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的质量比为1.7 : 1;在20'C 的温度下，高速搅拌，进行聚合，时间持续6小时；反应后静置，过滤，用水 洗涤2 4次，并用丙酮淋洗，在真空环境下干燥，得到均匀包覆有墨绿色粉末 的可成型导电聚苯胺复合材料的颗粒。实施例4将一定量的氨基磺酸溶于蒸馏水中，配成质量浓度为13%的溶液；然后加入苯胺，有机土 CTAB2-NirMMT, PE,其中苯胺的加入量与氨基磺酸的重量比 为1:3;有机土的重量为苯胺的20%; PE与苯胺的重量比为3 : 1 ，加完苯胺、 有机土 CTAB2-NirMMT、 PE后，进行搅拌，形成插层，时间持续6小时，缓 慢滴加氧化型引发剂过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的重量比为1.7 : 1;在2(TC的 温度下，高速搅拌，进行聚合，时间持续6小时；反应后静置，过滤，用水洗 涤2 4次，并用丙瘌淋洗，在真空环境下干燥，得到均勾包覆有墨绿色粉末的 可成型导电聚苯胺复合材料的颗粒。 实施例5将一定量的氨基磺酸溶于蒸馏水中，配成质量浓度为13%的溶液；然后加 入苯胺，有机土 CTAB2-NirMMT, PE，其中苯胺的加入量与氨基磺酸的重量比 为1 : 5;有机土的重量为苯胺的20%; PE与苯胺的重量比为5 : 1，加完苯 胺、有机土 CTAB2-N—MMT、 PE后，进行搅拌，形成插层，时间持续6小时， 缓慢滴加氧化型引发剂重铬酸钾，重铬酸钾与苯胺的重量比为1 : 1;在20'C的 温度下，高速搅拌，进行聚合，时间持续6小时；反应后静置，过滤，用水洗 涤2 4次，并用丙酮淋洗，在真空环境下干燥，得到均匀包覆有墨绿色粉末的 可成型导电聚苯胺复合材料的颗粒。实施例6将一定量的氨基磺酸溶于蒸馏水中，配成质量浓度为13%的溶液；然后加 入苯胺，有机土 CTAB2-NirMMT, PE，其中苯胺的加入量与氨基磺酸的重量比 为1 : 5;有机土的重量为苯胺的20%; PE与苯胺的重量比为5 : 1，加完苯 胺、有机土 CTAB2-NirMMT、 PE后，进行搅拌，形成插层，时间持续6小时， 缓慢滴加氧化型引发剂碘酸钾，碘酸钾与苯胺^J重量比为1 : 1;在20。C的温度 下，高速搅拌，进行聚合，时间持续6小时；反应后静置，过滤，用水洗涤2~4 次，并用丙酮淋洗，在真空环境下干燥，得到均匀包覆有墨绿色粉末的可成型 导电聚苯胺复合材料的颗粒。
权利要求
1、可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于在氨基磺酸水溶液体系下，以PE为基材，引发苯胺单体在二次插层的有机土CTAB2-Ni1-MMT层间聚合，使得聚合产物PANI/CTAB2-Ni1-MMT均匀地沉积在基材PE表面，形成致密膜，制得可成型导电聚苯胺复合材料。
2、 根据权利要求1所述的可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于 有机土 CTAB2-NiTMMT重量为PANI/CTA已2-Ni厂MMT复合材料的5 40%， PANI/CTAB2-NirMMT的重量为PANI/CTAB2-Ni厂MMT/PE复合材料的1~ 35%， PE的重量为PANI/CTA已2-Nh-MMT/PE复合材料的35~99%。
3、 根据权利要求1所述的可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法，其制备步骤 如下(1) 将氨基磺酸溶于蒸馏水中，制成质量浓度为4~16%的溶液；(2) 在上述溶液中加入苯胺单体，有机土 CTAB2-NirMMT， PE,其中苯 胺加入量与氨基磺酸的重量比为1 : 50~1 : 3,有机土CTAB2-NirMMT的重量 为苯胺的5~40%, PE与苯胺的质量比50 : 1 ~3 : 1，加完苯胺单体、有机土 CTAB2-Ni厂MMT、 PE后，进行搅拌，时间持续6小时，缓慢滴加氧化型引发剂， 氧化型引发剂与苯胺的重量比为0.5 : 1~3.5 : 1，在0 4Crc的温度下，高速搅 拌溶液，进行聚合，时间持续2 8小时，反应后静置，过滤，用水洗涤2 4次， 在真空环境下干燥，得到均匀包覆有墨绿色粉末的可成型导电聚苯胺复合材料 的颗粒。
4、 根据权利要求1，或3所述的可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法，其特 征在于氧化型引发剂为过硫酸铵，或者为重铬酸钾，或者为碘酸钾。
全文摘要
可成型导电聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于在氨基磺酸水溶液体系下，以PE为基材，引发苯胺单体在二次插层的有机土CTAB<sub>2</sub>-Ni<sub>1</sub>-MMT层间聚合，使得聚合产物PANI/CTAB<sub>2</sub>-Ni<sub>1</sub>-MMT均匀地沉积在基材PE表面，形成致密膜，制得可成型导电聚苯胺复合材料。
文档编号C08L79/00GK101265339SQ20071018848
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者冯辉霞, 张国宏, 张建强, 毅 王, 阳 赵, 亮 邵 申请人:兰州理工大学