專利名稱：磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法
技術領域：
本發明涉及一種磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法。
背景技術：
聚苯胺具有原料易得，合成簡便，能進行快速與可逆的氧化還原反應，可儲存高密度的電荷，具有良好的光學、電化學性能以及化學穩定性等優點，被認為是最有希望在實際中得到廣泛應用的導電高分子材料。因此有效提高聚苯胺導電性、防腐性和可加工性能已成為近年來研究熱點。
相關研究表明磁場作用于有機大分子、微粒或有機體會產生某些物理、化學效應，磁場能改變分子的取向，順磁性分子能夠沿著磁場方向排列，而共軛導電高分子結構的取向一致性，將有助于進一步提高其導電性能。廈門大學蔡林濤在1995年發表的的關于《磁場對聚苯胺電聚合的影響》一文中也證明了相關結論。而在磁場環境中采用化學聚合方法制備高導電性聚苯胺的文章和專利至今尚未見報道。
發明內容
本發明的目的是制備高電導率、高防腐性的功能高分子材料聚苯胺。
本發明的技術方案是在磁場環境中制備導電的聚苯胺，其步驟是1)在制備導電聚苯胺的反應裝置外加一對磁體；2)稱取一定量的摻雜劑溶解于蒸餾水中，轉移至處于磁場環境的反應裝置中；3)中速攪拌1小時后，滴加苯胺單體，同時用蒸餾水稀釋，高速攪拌1小時，形成均勻的乳液；4)慢慢滴加助乳化劑，直到整個乳液體系變成透明或半透明并有藍光泛出，此時預示微乳液的生成；5)滴加配置好的過硫酸銨溶液，大概在30min內滴加完。隨著引發劑的加入，反應體系經歷了從透明—淡藍—淺綠—深綠—墨綠的變化；6)反應完后乳液為墨綠色，經丙酮破乳后，靜置10小時，抽濾、真空干燥，即可得到聚苯胺粉末。
上述步驟中也可以取消步驟4)，即用乳液法制備導電聚苯胺。
上述步驟2)中，所需要的摻雜酸包括小分子的無機酸和大分子的有機酸。小分子無機酸包括鹽酸、高氯酸、硫酸，磷酸等；大分子有機酸包括磺酸基水楊酸、樟腦磺酸、十二烷基苯磺酸、對甲苯磺酸等。
上述步驟3)中，滴加的苯胺單體具有下列分子式
式中，R1、R2、R3、R4、R5分別是—H、—CH3、—NO2、—F、—Cl、—OCH3、—C2H5、—Br和/或—I。
本發明通過外加磁場提高了共軛導電高分子的取向一致性，從而進一步提高了聚苯胺的電化學性能，使其具有較高的電導率和腐蝕電位。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步描述，下述實施例中電導率采用四探針法測試，腐蝕電位采用塔菲爾曲線法測試。
實施例1在三口燒瓶最大直徑處外加一對磁體，其磁場強度為5000高斯。稱取一定量的磺酸基水楊酸溶解于50ml蒸餾水中，轉移至250ml處于磁場環境的燒瓶中，中速攪拌1小時后，滴加苯胺單體，同時用50ml蒸餾水稀釋，高速攪拌1小時，形成均勻的乳液。然后慢慢滴加助乳化劑，自到整個乳液體系變成透明或半透明并有藍光泛出，此時預示微乳液的生成，再滴加配置好的過硫酸銨溶液，大概在30min內滴加完。隨著引發劑的加入，反應體系經歷了從透明—淡藍—淺綠—深綠—墨綠的變化。反應完后乳液為綠色，經丙酮破乳后，靜置10小時，抽濾、真空干燥，即可得到聚苯胺粉末。
對比例1在非磁場環境中，按實施例1的工藝條件制備聚苯胺粉末。
實施例1和對比例1所的材料的性能測試結果見表1表1
實施例2稱取一定量的十二烷基苯磺酸溶解于50ml蒸餾水中，轉移至處于磁場環境的250ml燒瓶中，用4mol/L的HCl調節pH值，中速攪拌1小時后，滴加苯胺單體，同時用50ml蒸餾水稀釋，高速攪拌1小時，形成均勻的乳液。然后慢慢滴加助乳化劑，直到整個乳液體系變成透明或半透明并有藍光泛出，此時預示微乳液的生成，再滴加配置好的過硫酸銨溶液，大概在30min內滴加完。隨著引發劑的加入，反應體系經歷了從透明—淡藍—淺綠—深綠—墨綠的變化。反應完后乳液為綠色，然后破乳，靜置10小時，抽濾、真空干燥，即可得到聚苯胺粉末。
對比例2在非磁場環境中，按實施例2的工藝條件制備聚苯胺粉末。
實施例2和對比例2所的材料的性能測試結果見表2表2
可見，無論是實施例1與對比例1比較，還是實施例2與對比例2比較，均表明磁場環境中制備的聚苯胺材料比非磁場環境中制備的聚苯胺材料具有更高的導電性和腐蝕電位。
權利要求
1.一種磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法，其特征是步驟如下1)在制備導電聚苯胺的反應裝置外加一對磁體；2)稱取一定量的摻雜劑溶解于蒸餾水中，轉移至處于磁場環境的反應裝置中；3)中速攪拌1小時后，滴加苯胺單體，同時用蒸餾水稀釋，高速攪拌1小時，形成均勻的乳液；4)慢慢滴加助乳化劑，直到整個乳液體系變成透明或半透明并有藍光泛出，此時預示微乳液的生成；5)滴加配置好的過硫酸銨溶液，大概在30min內滴加完。隨著引發劑的加入，反應體系經歷了從透明—淡藍—淺綠—深綠—墨綠的變化；6)反應完后乳液為墨綠色，經丙酮破乳后，靜置10小時，抽濾、真空干燥，即可得到聚苯胺粉末。
2.根據權利要求1所述的磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法，其特征是取消步驟4)；
3.根據權利要求1所述的磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法，其特征在于步驟3)中滴加的苯胺單體具有下列分子式 式中，R1、R2、R3、R4、R5分別是-H、-CH3、-NO2、-F、-Cl、-OCH3、-C2H5、-Br和/或-I。
4.根據權利要求1所述的磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法，其特征在于步驟2)中所用摻雜劑可以是小分子的無機酸和大分子的有機酸；小分子的無機酸包括鹽酸、高氯酸、硫酸，磷酸等；大分子的有機酸包括磺酸基水楊酸、樟腦磺酸、十二烷基苯磺酸、對甲苯磺酸等。
全文摘要
一種磁場環境中高導電性聚苯胺制備方法；首先將制備聚苯胺的裝置置于磁場環境中，然后在酸性介質和氧化劑、摻雜劑存在條件下，合成、摻雜聚苯胺，以獲得高取向性和高導電性的聚苯胺材料，通過外加磁場提高共軛導電高分子的取向性，從而進一步提高其導電性和防腐性；與國內現有導電聚苯胺商品相比，本發明所得聚苯胺的導電性和防腐性均有顯著提高，有望用于航空、航天、車輛、機械、化工及核電等領域。
文檔編號C08G73/02GK1733821SQ20051005724
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月26日 優先權日2005年8月26日
發明者馬利, 甘孟瑜, 劉昊, 杜新勝 申請人:重慶大學