專利名稱：一種聚吡咯水凝膠的制備方法
技術領域：
本發明涉及水凝膠的制備方法，特別是一種聚吡咯水凝膠的制備方法。
背景技術：
水凝膠是以水為分散介質的凝膠。水溶性或親水性高分子，通過一定的化學或物理交聯，可以形成包含大量水的三維網絡結構。這類材料具有獨特的機械性能、溶脹性能、刺激響應性和生物相容性，已經成為材料學科、化學學科以及生物醫藥學科相互滲透交叉的日益活躍的研究領域，并得到了廣泛的應用。導電高分子水凝膠材料兼具水凝膠的特性和導電高分子優異的電化學活性，近年來引起了人們極大的興趣。根據導電高分子水凝膠的交聯方式和材料結構上的區別，它們可分為化學交聯型、物理交聯型和復合型三種。研究發現，復合型導電高分子水凝膠結合了常規高分子水凝膠的機械性質、溶脹性質和導電高分子特有的物理化學性質，引起了人們更大的重視，并在 人造肌肉、超級電容器、傳感器、可充電電池等領域進行了較為深入的研究。在各種導電高分子中，聚吡咯具有良好的環境穩定性、導電性能高等特點，是導電高分子材料中研究較多的體系之一。目前一般制備含有聚吡咯的水凝膠主要是直接填充法與原位聚合法。前者是在制備常規高分子水凝膠的體系中以懸浮顆粒的形式引入聚吡咯，在材料凝膠化后，產物中就會分散有聚吡咯組分；后者則是將常規高分子水凝膠在含有導電高分子單體的溶液中浸泡，使單體滲透進入水凝膠體系，然后將含有單體的水凝膠在氧化劑溶液中浸泡，促使導電高分子的形成。但現有技術中聚吡咯水凝膠的制備工藝一般較復雜，制備周期長，成本較高。而且制備的水凝膠內部聚吡咯含量較低且分布不均勻
發明內容
本發明的目的在于提供一種聚吡咯水凝膠的制備方法，該方法反應條件溫和，工藝簡單，生產成本低，具有優良的吸水性能。為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是一種聚吡咯水凝膠的制備方法，其特征在于它包括以下步驟I)將2-10mmol的吡咯單體與O. 5_3mmol的染料分別加入10_30mL去離子水中，然后向其中加入10_30mL含有氧化劑的水溶液，含有氧化劑的水溶液的濃度為O. 2-lmol/L,然后在10-20°C下靜置24-36小時；2)將步驟I)得到的產物在蒸餾水中凈化平衡I周，每24小時換一次水，即得到聚吡咯水凝膠。所述染料為橙黃II、酸性大紅G或直接紅31。所述氧化劑為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。步驟2)所述蒸餾水的體積為步驟I)得到的產物的2-20倍。本發明的有益效果是1)在制備方法上，靜置的反應條件使得高分子的分子具有更加伸展的分子鏈構象，可以與陽離子氧化劑、染料分子通過靜電相互作用形成超分子三維網絡結構。陽離子氧化劑起到了聚合氧化劑和離子交聯劑的雙重功效，聚合過程和凝膠化過程同時發生，一步法得到了聚吡咯水凝膠；2)本發明反應條件溫和，工藝簡單，大規模生產成本低，而且聚吡咯水凝膠具有優良的吸水性能。水凝膠溶脹率實驗是通過稱量樣品在不同狀態下的質量計算得到。將制備得到的聚吡咯水凝膠冷凍干燥一天至恒重，稱重為Wd ;將干燥樣品用蒸餾水浸泡24小時達到溶脹平衡，取出用濾紙查干聚吡咯水凝膠表面的水分，稱重為Ws。水凝膠溶脹率的計算公式為溶脹率=(Ws-Wd)/Wd⑴
具體實施例方式為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例I : I)將2mmol的吡咯單體與O. 5mmol的橙黃II分別加入IOmL去離子水中，然后向其中緩慢加入IOmL的O. 2mol/L硫酸鐵水溶液，然后在20°C下靜置24小時；2)將步驟I)得到的產物在蒸餾水(蒸餾水的體積為步驟I)得到的產物的2-20倍)中凈化平衡I周，每24小時換一次水，即得到聚吡咯水凝膠。聚吡咯水凝膠的溶脹率為15，說明得到的聚吡咯水凝膠具有優良的吸水性能。實施例2:I)將5mmol的吡咯單體與Immol的酸性大紅G分別加入20mL去離子水中，然后向其中緩慢加入20mL的O. 5mol/L氯化鐵水溶液，然后在10°C下靜置30小時；2)將步驟I)得到的產物在蒸餾水(蒸餾水的體積為步驟I)得到的產物的2-20倍)中凈化平衡I周，每24小時換一次水，即得到聚吡咯水凝膠。聚吡咯水凝膠的溶脹率為15。實施例3 I)將8mmol的吡咯單體與2mmol的直接紅31分別加入30mL去離子水中，然后向其中緩慢加入25mL的O. 6mol/L硝酸鐵水溶液，然后在20°C下靜置24小時；2)同實施例I中的步驟2)。聚吡咯水凝膠的溶脹率為12，說明得到的聚吡咯水凝膠具有優良的吸水性能。實施例4 I)將3mmol的吡咯單體與Immol的橙黃II分別加入20mL去離子水中，然后向其中緩慢加入15mL的O. 3mol/L硝酸鐵水溶液，然后在10°C下靜置36小時；2)同實施例I中的步驟2)。聚吡咯水凝膠的溶脹率為11，說明得到的聚吡咯水凝膠具有優良的吸水性能。實施例5 I)將6mmol的吡咯單體與I. 8mmol的酸性大紅G分別加入25mL去離子水中，然后向其中緩慢加入20mL的O. 6mol/L硫酸鐵水溶液，然后在20°C下靜置28小時；2)同實施例I中的步驟2。聚吡咯水凝膠的溶脹率為14。實施例6:I)將9mmol的吡咯單體與2mmol的直接紅31分別加入25mL去離子水中，然后向其中緩慢加入25mL的O. 8mol/L氯化鐵水溶液，然后在20°C下靜置24小時；2)同實施例I中的步驟2)。聚吡咯水凝膠的溶脹率為15。實施例7 I)將4mmol的吡咯單體與Immol的橙黃II分別加入12mL去離子水中，然后向其中緩慢加入15mL的O. 7mol/L氯化鐵水溶液，然后在20°C下靜置30小時；2)同實施例I中的步驟2)。聚吡咯水凝膠的溶脹率為12。實施例8 I)將7mmol的吡咯單體與I. 5mmol的直接紅31分別加入20mL去離子水中，然后向其中緩慢加入20mL的O. 5mol/L硫酸鐵水溶液，然后在10°C下靜置36小時；
2)同實施例I中的步驟2)。聚吡咯水凝膠的溶脹率為10，說明得到的聚吡咯水凝膠具有優良的吸水性能。實施例9 I)將IOmmol的吡咯單體與3mmol的直接紅31分別加入20mL去離子水中，然后向其中緩慢加入30mL的I. OmoI/L硫酸鐵水溶液，然后在10°C下靜置36小時；2)同實施例I中的步驟2)。聚吡咯水凝膠的溶脹率為14。本發明所列舉的各原料都能實現本發明，以及各原料的上下限取值、區間值都能實現本發明；在此不一一列舉實施例。本發明的工藝參數(如溫度、時間等)的上下限取值、區間值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
1.一種聚吡咯水凝膠的制備方法，其特征在于它包括以下步驟 1)將2-10mmol的吡咯單體與O.5-3mmol的染料分別加入10_30mL去離子水中，然后向其中加入10-30mL含有氧化劑的水溶液，含有氧化劑的水溶液的濃度為O. 2-lmol/L，然后在10-20°C下靜置24-36小時； 2)將步驟I)得到的產物在蒸餾水中凈化平衡I周，每24小時換一次水，即得到聚吡咯水凝膠。
2.根據權利要求I所述的一種聚吡咯水凝膠的制備方法，其特征在于所述染料為橙黃II、酸性大紅G或直接紅31。
3.根據權利要求I所述的一種聚吡咯水凝膠的制備方法，其特征在于所述氧化劑為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。
4.根據權利要求I所述的一種聚吡咯水凝膠的制備方法，其特征在于步驟2)所述蒸 餾水的體積為步驟I)得到的產物的2-20倍。
全文摘要
本發明公開了一種聚吡咯水凝膠及其制備方法。一種聚吡咯水凝膠的制備方法，其特征在于它包括以下步驟1)將2-10mmol的吡咯單體與0.5-3mmol的染料分別加入10-30mL去離子水中，然后向其中緩慢加入10-30mL含有氧化劑的水溶液，含有氧化劑的水溶液的濃度為0.2-1mol/L，然后在10-20℃下靜置24-36小時；2)將步驟1)得到的產物在蒸餾水中凈化平衡1周，每24小時換一次水，即得到聚吡咯水凝膠。本發明反應條件溫和，工藝簡單，大規模生產成本低，而且聚吡咯水凝膠具有優良的吸水性能。
文檔編號C08G73/06GK102718967SQ201210066369
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者喻湘華, 夏克強, 張強, 李亮, 鄭華明, 鄢國平 申請人:武漢工程大學