[發明專利]耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010226027.4
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN102329511A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 張彥英;孫超;石南林;張昊;宮駿;何虹祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C09D179/02;C09D7/12;D01F6/94;D01F1/06;H01B1/12;C09J179/02;C09J9/02;C10M161/00;C10N30/12;C10N50/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明屬于導電高分子材料領域，具體為一種耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺及其制備方法和應用，利用含有磺酸基、羧酸基等可摻雜基團的染料，通過原位合成摻雜，浸漬摻雜、熱摻雜及研磨摻雜等后續摻雜法來實現染料對聚苯胺的摻雜，該染料摻雜聚苯胺在水中、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等弱堿性有機溶劑中具有較好的耐脫摻雜性，且在有機溶劑中有較好的溶解性或分散性，可制成聚苯胺導電涂層，用于光電材料、電磁屏蔽材料、金屬防腐、抗靜電及導電纖維等領域。

背景技術

聚苯胺具有原料廉價易得、合成工藝簡單、導電性優良等眾多優點而受到廣泛關注，由于其具有導電性，而在金屬防腐蝕、抗靜電、電磁屏蔽、場效應晶體管等領域也具有廣泛的應用，被認為最有實際應用前景的導電聚合物。

由于本征態聚苯胺化學結構中苯式和醌式結構以1∶1比例交替存在，高分子鏈間通過氫鍵等相互作用，使聚苯胺本身在常規有機溶劑中溶解度非常低，只有N-甲基吡咯烷酮等少數溶劑可以溶解形成低濃度溶液。聚苯胺鏈中醌式結構中雙鍵氮和酸進行摻雜獲得具有導電性的聚苯胺，通常采用的摻雜劑為無機酸如鹽酸、硫酸等，由無機強酸類摻雜制成的摻雜聚苯胺由于不溶不熔性，極大影響了聚苯胺的加工性能。

基于此發展了陰離子誘導加工性理論，開發了樟腦磺酸(CSA)、對甲基苯磺酸(TSA)等有機磺酸摻雜聚苯胺，大大提高了摻雜態聚苯胺在有機溶劑中的溶解性，但這類常規有機磺酸摻雜聚苯胺在N-甲基吡咯烷酮會發生脫摻雜效應。

發明內容

本發明目的在于提供一種耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺及其制備方法和應用，利用含磺酸基等可摻雜基團的染料來摻雜聚苯胺，摻雜劑中引入氨基、烷胺基和偶氮基等基團改善摻雜聚苯胺的耐脫摻雜能力，該類染料摻雜聚苯胺在NMP中具有較好的溶解性或分散性，易于形成聚苯胺導電涂層，可用于光電材料、抗靜電、金屬防腐、抗菌材料等各個領域。

本發明的技術方案是：

一種耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺，包括聚苯胺和摻雜于聚苯胺中的可摻雜染料，可摻雜染料與聚苯胺摻雜摩爾比例為0.01～2.0∶1，優選范圍為0.1～1.2∶1。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺，可摻雜染料為直接染料、酸性染料或金屬絡合染料。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺，可摻雜染料為含磺酸基、羧酸基、磷酸基、羥基或金屬配位基等可摻雜酸性取代基；或者，氨基、烷胺基或偶氮基等基團的染料。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的制備方法，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺通過常規的原位合成方法來直接進行摻雜；或者，通過常規的浸漬摻雜、熱摻雜或研磨摻雜各種后續摻雜法來實現聚苯胺的摻雜。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的制備方法，該染料摻雜聚苯胺通過與二次摻雜劑進行二次摻雜，獲得染料摻雜聚苯胺和二次摻雜劑共同摻雜的聚苯胺導電材料，所述二次摻雜劑與染料摻雜聚苯胺的摩爾比例為0.1～1.5∶1。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的制備方法，二次摻雜劑為苯酚、硅化合物或鈦化合物等。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺在N-甲基吡咯烷酮弱堿性有機溶劑中，具有較好的耐脫摻雜性，呈現墨綠色摻雜態特征顏色，這不同于常規摻雜聚苯胺在溶劑N-甲基吡咯烷酮中脫摻雜呈本征態聚苯胺的特征藍色，利用該類耐摻雜性聚苯胺制成聚苯胺涂層，用于光電材料、電磁屏蔽材料、金屬防腐、抗靜電或導電纖維領域。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺在水中具有較好的耐脫摻雜性，利用該特性進行染料廢水的脫色處理。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺，與環氧樹脂、聚氨酯或聚丙烯酸酯各類油性或水性涂料中高分子成膜物質形成底漆防腐涂層，用于金屬鈍化、防腐或抗靜電領域。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺與丙烯酸酯膠粘劑形成聚苯胺導電膠；或者，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺與各種潤滑脂復配形成防腐性潤滑脂膏。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺與二氧化鈦、云母、碳納米管或導電炭黑等導電材料形成聚苯胺復合材料。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺與ABS、尼龍或聚氨酯等高分子材料形成聚苯胺涂層。

所述的耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺的應用，該耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺與聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、尼龍或聚氨酯等可塑性高分子通過熔融工藝形成聚苯胺復合材料。