[發明專利]聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 200710191939.0
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101215418A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 姚超;曾永斌;陳志剛;李為民;王茂華
• 申請（專利權）人: 江蘇工業學院
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K3/34;H01B1/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及導電復合材料領域的制備領域，具體地說，涉及一種聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的制備方法。

背景技術

聚苯胺(PANI)具有結構多樣化、摻雜態和未摻雜的環境穩定性好、易于合成、物理性能優異、單體廉價易得等優點，特別是它具有獨特的質子酸摻雜機制和優良的導電性能，被認為是最有實際應用前景的導電聚合物之一。但是，聚苯胺綜合力學性能差、溶解性和可熔性極差及流變性能不良的缺點使其難于采用傳統成型加工的方法，這就嚴重妨礙了其在各個領域的大規模推廣應用。因此，如何改進聚苯胺的加工性能是促進聚苯胺實用化的關鍵。為此人們進行了不懈的努力，發現聚苯胺與無機材料的復合改性技術可以克服其加工性差的缺點，并獲得具有多種功能性的復合材料，這些功能材料可廣泛應用于電導、磁導、電顯示、靜電屏蔽、微波吸收、金屬防腐及光催化等領域。

聚苯胺/無機納米導電復合材料的制備方法有電化學合成法、原位聚合法、乳液聚合法和共混法等。其中，化學氧化原位聚合法因工業運用方便而得到廣泛采用。例如：中國專利ZL?200510023159.6提出在硅藻土表面經一步原位氧化聚合苯胺制備無機酸摻雜的纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導電復合材料，但無機酸摻雜的納米導電復合材料的熱穩定性欠佳，其導電性能會隨時間延長而逐漸變差。中國專利ZL?200510095422.2提出在鈦酸鉀等晶須上包覆經原位聚合的聚苯胺制備導電晶須，其無機酸摻雜的導電晶須同樣存在導電性能逐漸下降的缺點，而有機酸摻雜的導電晶須存在摻雜量偏大的問題。中國專利ZL?200510057168.7提出在無機氧化物導電粉上包覆經原位聚合的聚苯胺制備導電高分子復合材料，但加入的苯胺量和摻雜酸量均太大，成本昂貴。為了使聚苯胺/無機納米導電復合材料的耐熱性能有較大提高，摻雜酸(特別是昂貴的有機酸)用量大大減少，同時具有優異的導電性能，本發明采用“摻雜-脫雜-再摻雜”工藝制備了有機酸摻雜的聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料。

凹凸棒土是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，其晶體呈針狀、纖維狀集合體，單根纖維晶的直徑在20nm左右，長度可達幾個μm，是一種天然的一維納米材料。目前，以納米凹凸棒土為核體，采用“摻雜-脫雜-再摻雜”工藝制備導電性優異的聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料還未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的制備方法，該方法降低了制造成本，而且制備出的聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料具有良好的導電性和熱穩定性。

實現上述目的的技術方案是：一種聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的制備方法，工藝步驟如下：

1)凹凸棒土漿料的制備：向去離子水中加入凹凸棒土原料，制成凹凸棒土質量占去離子水質量3％～25％的漿料；

2)無機酸摻雜聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的制備：在不斷攪拌的條件下，向漿料中加入苯胺，苯胺質量占凹凸棒土質量的20％～80％，再向漿料中加入無機酸，無機酸與苯胺的摩爾比為3.8～15.5∶1，然后在上述漿料中緩慢滴入濃度為0.42～1.72mol/L的氧化劑溶液，氧化劑與苯胺的摩爾比為0.5～2.0∶1，氧化聚合2～24小時，聚合溫度為10～60℃；

3)無機酸摻雜聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的脫雜：用脫雜劑對無機酸摻雜的聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料進行脫雜，然后抽濾，并用去離子水洗至濾液呈無色中性，得到本征態聚苯胺/凹凸棒土納米復合材料；

4)有機酸摻雜聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料的制備：將本征態聚苯胺/凹凸棒土納米復合材料重新分散在水中形成漿體，然后在漿體中加入有機酸進行再摻雜，有機酸與苯胺的摩爾比為0.24～1.20∶1，再摻雜時間為2～24小時，再摻雜溫度為10～60℃，期間不斷攪拌；

5)后處理：將有機酸摻雜所得的聚苯胺/凹凸棒土納米導電復合材料漿液抽濾，并用去離子水將游離的(即未摻雜反應的)有機酸洗去，然后置于40～80℃下干燥，經粉碎得到墨綠色粉體。

本發明中的苯胺可以是苯胺或取代的苯胺。

其中所說的氧化劑為過硫酸鹽類、重鉻酸鹽類、碘酸鹽類、溴酸鹽類、氯酸鹽類、亞氯酸鹽類、過氧化氫和氯化鐵中的一種。使用過硫酸銨作為氧化劑時，反應速度較平緩，易于控制，因此本發明優選過硫酸銨。

其中所述第2)步的無機酸為鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一種。

其中所述第3)步的脫雜劑為氨水、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種。