[發明專利]一種反應性液態芯材的導電聚合物微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 201410280382.8
• 申請日: 2014-06-21
• 公開（公告）號: CN104028184A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 吳剛;向勇;胡琮瑾;葉濤
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B01J13/14
• 分類號: B01J13/14;C08G73/06;C08G73/02;C09D7/12
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域：

本發明涉及一種反應性液態芯材的導電聚合物微膠囊及其制備方法，屬于功能材料制備技術領域。

技術背景：

隨著聚乙炔在二十世紀七十年代的面世，導電聚合物因其優越的導電性和電活性，使其在科學和技術相關領域受到了廣泛的關注。經各種元素或基團摻雜的導電聚合物在具有優異的電導性和電活性的同時，仍然可以保持一定的機械靈活性和較高的熱穩定性，從而使得它們在散熱、防靜電、電磁屏蔽、防腐、光發射器件、電顯示、生物傳感器和執行器等方面有著極其廣泛的應用前景。

將材料微膠囊化并包裹各種固態、液態或氣態芯材具有十分重要的意義。一方面，能夠改變物質重量、體積、狀態或表面性能，控制芯材物質的釋放速率，隔離外界活性物質，從而提高芯材穩定性等；另一方面，微包裹后的芯材適合于各種深加工，且儲存、運輸便利，從而具有更為廣闊的應用空間。其中，采用各種絕緣聚合物包覆反應性液態芯材(如異氰酸酯、烷氧基硅烷、氰基丙烯酸酯等)并應用于自修復防腐涂層的研究已受到廣泛關注。這些反應性液態芯材在無任何外部作用(光照、加熱等)或催化劑存在的條件下能夠自發地與濕氣或水反應并形成固態聚合物。基于該機制，涂層表面的劃痕得以修復并最終阻止腐蝕的發生。盡管基于自修復的原理，絕緣聚合物微包裹的反應性液態芯材能夠有效地阻止劃痕處的腐蝕，但芯材及其絕緣聚合物殼層在涂層中無防腐功能，從而具有一定的應用局限性。

關于導電聚合物(如聚吡咯或聚苯胺)微膠囊的研究已有相關報道，但其包裹的芯材往往具有較高的化學和物理穩定性，如石蠟(Silakhori,M.,Naghavi,M.S.,Metselaar,H.S.C.,Mahlia,T.M.I.,Fauzi,H.,Mehrali,M.Materials,2013,6,1608-1620.)、電解質(Kisiel,A.,Kijewska,K.,Mazur,M.,Maksymiuk,K.,Michalska,A.Electroanalysis,2012,24,165-172.)、礦物油(Mazur,M.Langmuir,2008,24,10414-10420.)、染料溶劑D.,Budniak,A.,Kijewska,K.,Blanchard,G.J.,Mazur,M.Polymer,2013,54,4538-4544.)等。此外，現有制備導電聚合物微膠囊的方法往往較為繁瑣，反應條件較為苛刻，或微膠囊品質差甚至難以收集到干燥的樣品。

中國專利公告號CN100500700C報道了，一種殼層可控導電聚吡咯/聚苯乙烯復合微球及聚吡咯中空微膠囊的制備方法，該微膠囊具有比表面大、吸附性強、凝集作用大及表面反應能力強等優點。然而此發明專利的制備過程較為繁瑣，包括聚合物微球制備、離心純化和導電單體在聚合物微球表面的聚合。此外，整個制備過程需通氮氣，從而增加了成本。

將導電聚合物微膠囊化并且包裹反應性液態芯材可以集成二者的功能，從而具有更重要的研究意義和更為廣泛的應用價值。實際上，通過導電聚合物微膠囊包裹反應性液態芯材的研究，目前還未見報道。

發明內容：

本發明的目的在于針對上述存在技術問題提供了一種反應性液態芯材的導電聚合物微膠囊及其制備方法。

本發明提供的反應性液態芯材的導電聚合物微膠囊，其平均直徑為10～1000μm，殼層為厚度0.2～50μm的導電聚合物，殼層表面具有直徑50～500nm的導電聚合物顆粒，導電聚合物含量為20～50wt％，芯材含量為50～80wt％。

其制備方法包括如下步驟：

步驟一：室溫下配置含有0.5～3wt％表面活性劑的水溶液，并加熱到30～60℃，將相當于表面活性劑水溶液質量0.05～0.25倍的反應性液態芯材作為油相添加到上述表面活性劑水溶液中，并以200～2000rpm的速度攪拌10～30min，而后降低攪拌速度至50～200rpm并繼續反應30～120min，自然冷卻后，產物經去離子水洗滌5～7次，得到懸浮液；

步驟二：添加步驟一所述油相質量1～5倍的2～20wt％酸性氧化劑水溶液或1～5wt％雜芳環單體水溶液至所述步驟一的懸浮液中，室溫、100～300rpm機械攪拌環境下反應5～20min后，再分5～20次、每次間隔2～20min添加總量相當于所述步驟一油相質量1～5倍的1～5wt％雜芳環單體水溶液或2～20wt％酸性氧化劑水溶液進行聚合反應1～12h，得到的產物經去離子水清洗5～7次并烘干，其中本步驟中第一次添加的水溶液與后面添加的水溶液不為同一種物質。