[發明專利]用機械化學聚合法制備苯胺共聚物與無機粘土的插層納米復合材料的方法

有效

• 申請號: 201310160203.2
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103265697A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 鄭豪;葉瑛;李俊;潘可臻;潘依雯;周璐;夏枚生;陳雪剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;C08K3/34;C08L79/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種用機械化學聚合法制備苯胺共聚物與無機粘土的插層納米復合材料的方法。

背景技術

聚苯胺具有良好空氣穩定性、耐熱性和電磁波吸收能力，是理想的屏蔽材料。與金屬屏蔽材料相比，聚苯胺還具有耐腐蝕的優點。另外，通過質子酸摻雜可以實現優異的導電性能以及較高的儲存電荷能力。隨摻雜濃度不同，聚苯胺由絕緣體變為p型半導體，其電導率為10^-3～10?S·cm^-1。根據合成方法和條件的不同，聚苯胺電導率、形態和性能有較大差異。電化學方法使合成和摻雜一步完成，產品純度高。摻雜質子酸的聚苯胺，由于其分子鏈的剛性和鏈間強烈的作用力使它的溶解性極差，給摻雜態聚苯胺的成膜帶來了困難，大大影響了其實用化進程，而摻雜劑的不穩定在一定程度上也限制了導電聚苯胺的應用。?

粘土礦物是一類含水的鋁硅酸鹽，包括高嶺石族、蒙脫石族等，具層狀結構，顆粒一段小于10μm，加水后具有不同程度的可塑性。其結構特點為：由Si-O構成層狀骨骼，按夾在它們之間的離子種類形成各種層狀結構，并沿C軸重疊。具有很大的殘缺表面，層間結合力弱，并存在著層內結構不飽和填充與扭曲等。

插層聚合是指將單體插入層狀或多孔狀無機物的片層或孔隙之間，從而得到無機/有機納米復合物。許多無機化合物如硅酸鹽類、磷酸鹽類、金屬氧化物、硫化物、氧氯化物等具有典型的層狀結構，而且其層間距通常處于分子尺寸，可以實現無機相與有機相在分子水平或者納米水平的復合，從而賦予插層復合物以新的優良性能。由于聚苯胺通常具有較高的電導率，在諸如抗靜電、電致變色、電極材料等諸多方面有著優良的應用前景。聚苯胺由于分子內和分子間的強的相互作用，通常的化學聚合和電化學聚合很難得到聚苯胺的單分子鏈。當聚苯胺與無機層狀主體實現納米復合后，無機物的片層可以有效地隔離不同的分子鏈，減弱分子間的相互作用，消除不同分子鏈的自聚集現象，使制備聚苯胺單鏈成為可能。由于蒙脫土層狀硅酸鹽層間有限的納米空間限制，聚苯胺只能以比較伸展的鏈構象存在，其結果使電子離域更趨完全，從而在宏觀上表現出高的電導率。

為了改善聚苯胺的溶解性能、相容性能以及與金屬基材的親和性，將苯胺與不同性質的苯胺衍生物共聚，可以改變共聚物主鏈的結構，使苯胺共聚物的性質得到優化。

機械化學聚合法相比于常用的電化學和化學聚合法，機械化學聚合有著制備時間短、制備過程綠色環保、制備簡單易行等優點。是一種溫和、容易操作和實現工業化生產的聚合方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用機械化學聚合法制備苯胺共聚物與無機粘土的插層納米復合材料的方法。

用機械化學聚合法制備苯胺共聚物與無機粘土的插層納米復合材料的方法步驟如下：

1）將無機粘土放入帶支口的圓底燒瓶中，抽真空充氬氣2～3次，加入相當于無機粘土重量的0.05～3.5倍共聚單體，共聚單體為苯胺和苯胺衍生物，苯胺和苯胺衍生物的摩爾比為1：3～3：1，磁力攪拌后，圓底燒瓶外包覆錫箔紙，常溫避光放置24～48小時，得到共混懸浮液；

2）將共混懸浮液用研缽研磨5～10分鐘，加入氧化劑，氧化劑和共聚單體的摩爾比為1：1～1：10，研磨過程中，用漏斗罩住研缽，漏斗一端通氬氣，繼續研磨0.5~1.2小時，至完全成紫黑色；

3）反應結束后，分別用水和無水乙醇洗滌，過濾，真空干燥至恒重，得到無機粘土的插層納米復合材料。

所述的無機粘土為蒙脫土、高嶺石或埃洛石粘土，顆粒尺寸為納米或微米級。所述的苯胺衍生物為2,5-二甲氧基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、2-甲氧基苯胺、2-氟苯胺、2-氨基苯甲酸或2-氨基苯磺酸。所述氧化劑為過硫酸鹽、重鉻酸鹽或碘酸鹽中的一種或多種。

????本發明提出了一種制備改性聚苯胺材料的的全新方法，即利用無機粘土與苯胺和苯胺衍生物共混后，用機械研磨共聚的方法制備苯胺共聚物與無機粘土的插層納米復合材料。機械化學聚合法相比常用的電化學和化學聚合有著制備時間短，制備過程綠色環保、工藝流程簡易、改性效果顯著的優點。通過外加的機械力使得其它反應環境下不容易插入無機粘土層間的苯胺和苯胺衍生物能夠有效的插入層間，獲得的苯胺共聚物與無機粘土的插層納米復合材料更加具有實用意義。

具體實施方式