本發明屬于高分子材料領域,涉及一種新型共聚物的制備方法,更具體地說,是涉及一種以吲哚和吡咯為單體的新型共聚物及其制備方法。
背景技術:
1977年a.j.heeger,a.g.macditarmid和白川英樹(h.shirakawa)發現,聚乙炔薄膜經電子受體(i,asf5,等)摻雜后電導率增加了9個數量級,從10-6s/cm增加到103s/cm。這一發現打破了有機聚合物都是絕緣體的傳統觀念,開創了導電聚合物的研究領域,誘發了世界范圍內導電聚合韌的研究熱潮。大量的研究表明,各種共軛聚合物經摻雜后都能變為具有不同導電性能的導電聚合物,具有代表性的共軛聚合物有聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚對苯撐乙烯、聚對苯等。
目前,對導電聚合物研究比較多是:聚苯胺和聚吡咯,對其聚合方法、電化學性能進行了深入的研究,并將其應用到了各種領域,如:日本的精工電子公司和橋石公司聯合研制的3伏鈕扣式聚苯胺電池已在日本市場銷售,德國的basf公司研制的聚吡咯二次電池也在歐洲市場出現,日本關西電子和住友電氣合作試制出高輸出大容量的鋰-聚合物二次電池。與普通的鉛蓄電池相比,這種二次電池具有能量密度高、轉換效率高和便于管理等特點。然而,在這些芳香化合物類的導電聚合物中,對聚吲哚及其衍生物的研究卻很少,雖然聚吲哚既具有類似聚吡咯的環狀結構,有具有聚苯胺中的n-h鍵。最早對聚吲哚進行研究報道的是tourillon和garnier,他們通過陽極氧化吲哚單體合成聚吲哚,并發現它有非常優異的電化學性能;后來,waltman系統的研究了用電化學方法合成聚吲哚及其衍生物;隨后人們又研究了吲哚聚合的聚合機理及聚吲哚的物理化學性能,并研究了將這種聚合物應用于傳感器中。
技術實現要素:
本發明的目的是以吲哚和吡咯為單體,通過化學聚合作用得到吲哚-吡咯的共聚物,使其兼具有聚吲哚和聚苯胺的優點,成為一種新型的導電高分子材料。
本發明采用下述技術方案實現。一種吲哚-吡咯共聚物及其制備方法,該方法首先將反應器抽真空,用干燥的純氮氣沖洗,保證無殘余空氣和水份;再在保持恒溫情況下加入已用氮氣脫過氣的溶劑;然后在攪拌、氮氣保護條件下,加入引發劑;再在恒壓滴定漏斗中加入脫氣吡咯和脫氣的吲哚,將這兩種單體并行滴加入到燒瓶中;滴加完畢后,恒溫攪拌下反應;最后經過濾、洗滌、真空干燥后得到吲哚-吡咯共聚物,轉化率約為80~97%,該吲哚-吡咯共聚物的導電率在0.15~3s/cm。該方法其特征在于包括以下過程:
(1)將反應器抽真空,用干燥的純氮氣反復沖洗3次,保證無殘余空氣和水份;溶劑、吲哚單體和吡咯單體采用真空過濾,然后氮氣脫氣后密封備用;
(2)將反應器保持恒溫30~60℃,加入溶劑100~200ml,恒溫3h;
(3)在攪拌、氮氣保護條件下,加入溶有1.5~5g無水氯化鐵和(或)3~15g過硫酸銨的去離子水50ml;
(4)在攪拌、氮氣保護條件下,采用恒壓滴定漏斗將10~30ml苯胺和10~30ml吲哚單體并行滴加入反應器中,滴加速度在0.1~5ml/min;
(5)滴加結束后,反應器恒溫30~60℃,攪拌下反應5~24h;
(6)反應結束后,經真空過濾、去離子水洗滌、真空干燥后得到吲哚-吡咯共聚物,轉化率約為80~97%,電導率約為0.15~3s/cm。
本發明制備方法過程簡單,所制備的吲哚-吡咯共聚物具有較高的轉化率和電導率。
具體實施方式
實施例1:
將反應器抽真空,用干燥的純氮氣反復沖洗3次,保證無殘余空氣和水份;氯仿、吲哚單體和吡咯單體采用真空過濾,然后氮氣脫氣后密封備用;將反應器保持恒溫30℃,加入氯仿200ml,恒溫3h;在攪拌、氮氣保護條件下,加入溶有1.5g無水氯化鐵和3g過硫酸銨的去離子水50ml;在攪拌、氮氣保護條件下,采用恒壓滴定漏斗將30ml苯胺和30ml吲哚單體并行滴加入反應器中,滴加速度在5ml/min;滴加結束后,反應器恒溫30℃,攪拌下反應5h;反應結束后,經真空過濾、去離子水洗滌、真空干燥后得到吲哚-吡咯共聚物,轉化率約為80%,電導率約為0.15s/cm。
實施例2:
將反應器抽真空,用干燥的純氮氣反復沖洗3次,保證無殘余空氣和水份;四氫呋喃、吲哚單體和吡咯單體采用真空過濾,然后氮氣脫氣后密封備用;將反應器保持恒溫40℃,加入四氫呋喃180ml,恒溫3h;在攪拌、氮氣保護條件下,加入溶有2.5g無水氯化鐵和7g過硫酸銨的去離子水50ml;在攪拌、氮氣保護條件下,采用恒壓滴定漏斗將25ml苯胺和20ml吲哚單體并行滴加入反應器中,滴加速度在3ml/min;滴加結束后,反應器恒溫40℃,攪拌下反應8h;反應結束后,經真空過濾、去離子水洗滌、真空干燥后得到吲哚-吡咯共聚物,轉化率約為85%,電導率約為0.35s/cm。
實施例3:
將反應器抽真空,用干燥的純氮氣反復沖洗3次,保證無殘余空氣和水份;乙腈、吲哚單體和吡咯單體采用真空過濾,然后氮氣脫氣后密封備用;將反應器保持恒溫60℃,加入乙腈100ml,恒溫3h;在攪拌、氮氣保護條件下,加入溶有15g過硫酸銨的去離子水50ml;在攪拌、氮氣保護條件下,采用恒壓滴定漏斗將10ml苯胺和10ml吲哚單體并行滴加入反應器中,滴加速度在0.1ml/min;滴加結束后,反應器恒溫60℃,攪拌下反應24h;反應結束后,經真空過濾、去離子水洗滌、真空干燥后得到吲哚-吡咯共聚物,轉化率約為97%,電導率約為3s/cm。
實施例4:
將反應器抽真空,用干燥的純氮氣反復沖洗3次,保證無殘余空氣和水份;六氟異丙醇、吲哚單體和吡咯單體采用真空過濾,然后氮氣脫氣后密封備用;將反應器保持恒溫50℃,加入六氟異丙醇150ml,恒溫3h;在攪拌、氮氣保護條件下,加入溶有5g無水氯化鐵和5g過硫酸銨的去離子水50ml;在攪拌、氮氣保護條件下,采用恒壓滴定漏斗將15ml苯胺和15ml吲哚單體并行滴加入反應器中,滴加速度在0.5ml/min;滴加結束后,反應器恒溫50℃,攪拌下反應12h;反應結束后,經真空過濾、去離子水洗滌、真空干燥后得到吲哚-吡咯共聚物,轉化率約為90%,電導率約為1.5s/cm。