[發明專利]一種聚苯胺的制備方法

無效

• 申請號: 201110289484.2
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102504248A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王懷慶;司松海;司乃潮;楊道清;張志敏
• 申請（專利權）人: 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于導電高分子制備技術領域，特指一種聚苯胺的制備方法。

背景技術

聚苯胺(PANI)作為導電高分子的研究只有20多年的歷史，在這期間，國內外相關研究者已對聚苯胺的結構、特性、合成、摻雜、改性等方面進行了較為深入的研究。種種優良特性使其被認為是最有希望在實際中得到應用的導電高分子，成為研究熱點。摻雜是賦予聚苯胺導電性的有效途徑，經質子酸摻雜電導率會提高十二個數量級，并且通過脫摻雜一摻雜過程使其電導率在絕緣體一半導體一金屬態范圍內變化。但是，聚苯胺的物理、化學性質強烈依賴于合成的方法、條件以及質子化程度和摻雜劑的性質。

本發明開發出一種聚苯胺的制備方法，采用化學氧化法合成鹽酸摻雜態聚苯胺。

發明內容

本發明的目的是開發出一種聚苯胺的制備方法，其特征為，制備聚苯胺所用原料為，苯胺(An)、過硫酸銨(APS)、鹽酸、無水乙醇，都是分析純。制備聚苯胺的工藝如下：(1)苯胺的預處理，苯胺遇光或空氣易氧化而呈黃色，因此使用前需蒸餾提純。將100g苯胺加入盛有40g無水氯化鈣的錐形瓶中劇烈震蕩，靜置24小時以吸收其中的水分。蒸餾裝置調好后，將苯胺倒進蒸餾瓶，加入15g鋅粉防止苯胺氧化，加入25g沸石防止暴沸，開始加熱并調節加熱速率，加熱速率5℃/min，加熱溫度183～185℃，使小氣泡均勻地產生。收集183～185℃間的無色油狀餾分，當蒸汽溫度劇烈波動時，蒸餾完畢，停止加熱。待裝置冷卻后，取出餾出液，重復上述步驟，進行二次蒸餾。最后把經二次蒸餾的苯胺轉移到棕色瓶中，在陰暗處保存。(2)原摻雜態聚苯胺的制備，配制濃度為1mol/L的鹽酸水溶液。將預處理后的10ml苯胺單體溶于240ml含鹽酸15％的鹽酸溶液中，并轉移至三頸瓶，攪拌均勻。稱取與苯胺單體摩爾比為1∶1的過硫酸銨(NH₄)₂S₂O₈)溶于250ml鹽酸中，并轉移至滴液漏斗。將過硫酸銨(NH₄)₂S₂O₈)的鹽酸溶液緩慢滴加到三頸瓶中，溶液很快由無色透明變為淺綠-淺藍-深藍-紫紅。滴加1.5小時后繼續攪拌反應5小時，停止反應，抽濾。將濾餅依次用含鹽酸15％的鹽酸溶液、無水乙醇反復清洗至無色，最后在333K下真空干燥24小時即得到墨綠色原摻雜態聚苯胺(PANI)粉末。

過硫酸銨用量對聚苯胺電導率和產率的影響見表1。由表可見，在反應各因素中，過硫酸銨用量對聚苯胺的產率和電導率影響最大，因此先保持其他條件不變，而僅改變過硫酸銨用量來探討合適的反應條件。固定鹽酸的濃度為1mol/L。在鹽酸濃度固定后，隨著過硫酸銨用量的增加，其反應產率明顯提高，當過硫酸銨與苯胺的摩爾比為2.0時，聚合產率高達80％，以后，再增加過硫酸銨用量時，聚合產率反而下降。產物的電導率開始隨著過硫酸銨用量的增加而增加，當過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.0時，電導率最大。而當過硫酸銨用量過多或過少時，產物的電導率都有所下降。

表1過硫酸銨濃度對聚苯胺電導率和產率的影響

不同溫度對苯胺電導率和產率的影響見表2，由表可見，產物聚苯胺的電導率和產率隨著溫度的不同而變化，苯胺聚合為放熱反應，低溫時有利于聚合反應的進行。隨著反應溫度的不斷升高，產率下降，并且過氧化作用不斷增加，從而導致產物的電導率下降。

表2不同溫度對聚苯胺電導率和產率的影響

過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.0、反應溫度為0℃、鹽酸的濃度約為1mol/L時、反應時間對電導率和產率的影響，結果見表3。從表3中可以看出，以過硫酸銨為氧化劑，反應時間從1～6h變化時，反應電導率和產率都在增加。當反應時間為6h時，電導率達到最大值，繼續增加反應時間，電導率和產率有所下降。

表3反應時間對聚苯胺電導率和產率的影響

反應體系中的酸濃度對苯胺的聚合反應物的性能有一定的影響，表4為過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.0、溫度為0℃時不同的鹽酸濃度對聚合物的影響。從表4中可以看出酸濃度很低時，聚合產率不高，所得產物的導電率也相當低，隨著鹽酸濃度的升高，聚苯胺的電導率和產率都有所提高，當鹽酸濃度達到1mol/L時，聚苯胺的電導率和產率達到最大值。

表4不同的鹽酸濃度對聚苯胺電導率和產率的影響