[發明專利]一種聚苯胺包覆脲醛樹脂納米顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201110392358.X
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102504309A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 付仁春;郭忠誠
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L61/24;C08G12/12;C08G73/02;C09D161/24
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技術領域：

本發明涉及一種聚苯胺包覆納米顆粒復合材料及其制備方法,?屬于金屬防腐和電磁屏蔽領域技術鄰域。

背景技術：

????聚苯胺以其良好的熱穩定性,?化學穩定性和電化學可逆性,優良的電磁微波吸收性能,潛在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法簡便,?還有獨特的摻雜現象等特性,?成為現在研究進展最快的導電高分子材料之一。以其為基礎材料,?目前正在開發許多新技術,?例如全塑金屬防腐技術、船舶防污技術、太陽能電池、電磁屏蔽技術、抗靜電技術、電致變色、傳感器元件、電極材料和隱身技術等。但是不管是通過化學氧化還是電化學氧化所得的聚苯胺都是粉體的，難于成形加工，圍繞以上問題人們對聚苯胺的改性做了各種嘗試。其中由Vincent和Armes等首先提出來的開發水相膠體分散體系是解決難于成型加工缺點的重要方法。目前，人們已經開發了聚苯胺包覆無機納米顆粒（例如ＳiO₂、TiO₂、ＷＣ等）等材料，聚苯胺包覆有機納米顆粒（例如PS、APS等）等材料。這些有聚苯胺包覆的材料能在一定程度上解決聚苯胺的加工性，并且提高基體材料的耐腐蝕性。

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發明內容：

本發明目的在于提供有一種聚苯胺包覆脲醛樹脂納米顆粒及其制備方法，制備的納米顆粒有物理性質穩定、導電率高、在空間位阻劑存在的情況下易形成穩定的聚苯胺納米膠體分散體系。

本發明的技術方案是脲醛樹脂納米顆粒表面包覆聚苯胺，聚苯胺層的厚度為1～2nm，脲醛樹脂納米顆粒表面包覆聚苯胺顆粒的粒徑為700nm～1μm。首先是制備脲醛樹脂納米顆粒，然后在脲醛樹脂納米顆粒表面生成聚苯胺包覆膜。

制備脲醛樹脂納米顆粒具體步驟包括如下：

（1）將尿素和甲醛的按摩爾比1:1～2.3，將尿素在常溫下溶解于甲醛中，用水溶性堿調節溶液的PH值，使其PH值調整到7.5～8.5，將溶液加溫至65℃～80℃，保持1～３小時，再加2～3倍甲醛體積的去離子水，冷卻到室溫，得到脲醛樹脂的預聚體；

（2）將預聚體按2000r/min～3000r/min的攪拌速度攪拌,攪拌狀態持續到該步驟反應完成為止，在攪拌的過程中加入預聚體體積2～３倍的去離子水，滴加鹽酸,在45min～75min內將PH調到2.5～4.5之間，再加溫到65℃～80℃反應１～３小時，本步驟反應結束，將得到的產物用氫氧化鈉調節PH到７～7.5，然后過濾、用去離子水洗滌３～５次，離心收集脲醛樹脂納米顆粒，將脲醛樹脂納米顆粒加入質量分數１％的分散劑分散在水體系中保存；

脲醛樹脂納米顆粒表面生成聚苯胺包覆膜的制備步驟包括如下：

（3）在400～1000r/min的攪拌速率下，將苯胺溶液與PH值為1～2.5的酸充分混合，然后將苯胺質量百分比為10～45%的脲醛樹脂納米顆粒添加到上述反應物中，攪拌分散20～30min，然后將與苯胺摩爾比1:1的氧化劑在一小時內分十次滴加到上述反應物中，保持攪拌狀態８～24小時，停止攪拌，最后用0.2mol/L?的HCl沖洗3~4次，再用0.2mol/L的丙酮沖洗3~4次，在45℃干燥后，得到的產物即為聚苯胺包覆脲醛樹脂納米顆粒；

本發明脲醛樹脂納米顆粒表面生成聚苯胺包覆膜的過程還可以是：在100r/min～300r/min的攪拌速率下，將苯胺溶液與PH值為1～2.5的酸充分混合，所得產物為A；將苯胺質量百分比為10%～45%的脲醛樹脂納米顆粒與苯胺摩爾比1:1的氧化劑混合形成產物B；在400r/min～1000r/min的攪拌狀態下，在一小時內分十次將B滴加到A中，反應８～24小時，最后用0.2M/L?的HCl沖洗3~4次，再用0.2M/L的丙酮沖洗3~4次，在45℃干燥后，得到的產物即為聚苯胺包覆脲醛樹脂納米顆粒；

所述步驟（1）中的水溶性堿是氫氧化鈉，三乙醇胺，氫氧化鉀中的任意一種。

所述分散劑為市售十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇中的任意一種。

所述步驟（3）中苯胺溶液質量濃度為：2%?~3.5%。

所述的酸是：無機酸：鹽酸、硫酸、高氯酸、硝酸等；有機酸：醋酸、對甲苯磺酸、烷基磺酸等中的任意一種。

所述氧化劑是過硫酸氨、雙氧水、三氯化鐵、高錳酸中的任意一種。

所述步驟（3）中脲醛樹脂納米顆粒表面生成聚苯胺包覆膜全過程的PH值保持為0.5～2.5。

所述試劑均為化學純。

本發明的優點和積極效果：