[發明專利]一種聚苯胺的制備方法

有效

• 申請號: 201310547288.X
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103539943A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 張紅明;劉年江;李季;王獻紅;王佛松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種聚苯胺的制備方法。

背景技術

聚苯胺作為一種重要的導電高分子材料，得到了人們的廣泛關注和研究。然而，聚苯胺特殊的剛性結構使得在乙醇、四氫呋喃等普通溶劑中很難溶解，即使在N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等強極性溶劑中也很難達到100%的溶解。而聚苯胺的溶解性與其制備方法是有關的，例如：在酸性介質中，過硫酸銨為氧化劑制備的聚苯胺（MacDiarmid等人，Mol.Cryst.Liq.Cryst.，1985，121，173）具有很高的分子量（數均分子量Mn=1.8～2.7萬，重均分子量Mw=10.6～18.2萬），如此高的分子量使得具有優異剛性結構的聚苯胺難以溶解在普通溶劑中，給聚苯胺的應用以及加工帶來很大的難題。

為了解決聚苯胺溶解性的問題，申請號為871046024中國專利公開了一種可溶性聚苯胺及其衍生物的制備及其成膜，在制備過程中以氯酸鉀、過硫酸銨、重鉻酸鉀以及高錳酸鉀等物質作為氧化劑，同時，加入了硫酸亞鐵以及硫酸銅作為還原劑，最后對得到的產物進行復雜的酸解或堿解過程，得到了完全可溶或部分可溶的聚苯胺；然而該專利制備聚苯胺的過程非常復雜，而且難以有效地控制聚苯胺分子量，同時溶解性也不夠理想。申請號95108490.9的中國專利以有機溶劑和水為混合溶劑，過硫酸銨為氧化劑，制備了一種全溶性不同分子量聚苯胺及其衍生物，得到的聚苯胺可以全溶于N-甲基吡咯烷酮中；該專利采用的有機溶劑包括醇、酮、芳香烴以及四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜以及二甲基甲酰胺。申請號為97101355.1中國專利公開了超低分子量聚苯胺的制備，其技術核心是以過氧化氫為氧化劑，過渡金屬為催化劑，加入有機溶劑以及表面活性劑，通過乳液聚合方法，制備了高溶解性、超低分子量的聚苯胺及其衍生物，得到的聚苯胺可以全溶于二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中，在四氫呋喃中溶解度為60%。以上專利制備的聚苯胺在普通溶劑中溶解性仍然較差。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種溶解性高的聚苯胺的制備方法。

有鑒于此，本申請提供了一種聚苯胺的制備方法，包括以下步驟：

將苯胺與有機溶劑混合，得到第一混合溶液；

將無機酸水溶液與氧化劑混合，得到第二混合溶液，所述氧化劑為鐵氰化鉀；

將所述第一混合溶液與所述第二混合溶液混合，反應后得到聚苯胺。

優選的，所述有機溶劑為二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、正己烷、甲苯和二甲苯中一種或多種。

優選的，所述無機酸為鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸和硼酸中的一種或多種。

優選的，所述苯胺與氧化劑的摩爾比為1：（1.2～20）。

優選的，所述苯胺在所述第一混合溶液中的濃度為1～6mol/L。

優選的，所述苯胺在所述第一混合溶液中的濃度為1.5～3mol/L。

優選的，所述第二混合溶液中所述氧化劑的濃度為1～3mol/L；所述第二混合溶液中所述無機酸的濃度為0.5～3mol/L。

優選的，得到聚苯胺的過程具體為：

a）將所述第一混合溶液與所述第二混合溶液混合，反應后得到反應產物；

b）將所述反應產物進行洗滌；

c）將步驟b）得到的產物采用0.5～1mol/L的氨水浸泡2～24h，然后用去離子水洗滌；

d）將步驟c）得到的產物真空干燥得到聚苯胺。

優選的，所述真空干燥的真空度為0.6Mpa～0.9Mpa，所述真空干燥的時間為24～36h，溫度為40～50℃。

優選的，所述反應的時間為12～36h，所述反應的溫度為-5℃～25℃。

本發明提供了一種聚苯胺的制備方法，首先將苯胺與有機溶劑混合，得到第一混合溶液，然后將鐵氰化鉀與無機酸水溶液混合，得到第二混合溶液，最后將第一混合溶液與第二混合溶液混合，反應后即得到聚苯胺。本申請在聚苯胺的制備過程中，選用氧化還原電位低的鐵氰化鉀作為氧化劑，其氧化能力比較弱，使得到的聚苯胺分子量較小，保證了聚苯胺結構的規整性；并且本申請將苯胺溶于有機溶劑，將鐵氰化鉀溶于無機酸水溶液，使苯胺在有機溶劑與水的界面處發生界面聚合，生成的聚苯胺迅速進入水相中，從而使制備的聚苯胺結構規整，沒有較多的支化類副產物，具有更高的溶解性。綜上所述可知，本申請通過采用低氧化還原電位的鐵氰化鉀氧化劑與界面聚合法，使制備的聚苯胺結構規整，分子量較低，從而聚苯胺的溶解性較高。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的聚苯胺的GPC譜圖；