[發明專利]一種水分散性聚苯胺納米復合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410784212.3
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104448819B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 張黎明;麥開錦;王蘭吉;李小軍;張翔
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08L3/14;C08G73/02;C08B33/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于改性聚合物技術領域，具體涉及一種水分散性聚苯胺納米復合物及其制備方法與應用。

背景技術

聚苯胺(Polyaniline，PANI)是目前最具應用前景的導電聚合物之一(Bhadra?S.,et?al.Progress?in?Polymer?Science?2009,34,783-810.)。然而，聚苯胺本身疏水性強、在水中分散性差，從而大大限制了其在水體系中的應用。為制備水性聚苯胺，目前國內外主要使用共價改性、水乳液加工、親水性對離子摻雜三種方法(JaymandM..Progress?in?Polymer?Science?2013,38,1287–1306.)。然而，共價改性法易使聚苯胺本身結構受到破壞、性能有所降低，水乳液加工法尚存在產率較低、分離純化較困難等問題，而親水性對離子摻雜常使用有害助劑。不僅如此，借助上述方法還難以對水性聚苯胺的微納結構與形貌進行有效控制。

直鏈淀粉是主客體化學中源自天然多糖的一類重要主體分子，由D-吡喃葡萄糖單元通過α-1,4糖苷鍵連接而成，來源廣泛，生物相容性良好。在適當條件下，直鏈淀粉分子可形成圓筒形單螺旋鏈結構，內腔疏水，腔體外側親水，與環糊精結構類似，因而可通過疏水相互作用與不同的疏水性客體分子如碘分子、脂質分子、單壁碳納米管、聚苯乙烯等形成包結絡合物(Cesaro?A.,et?al.The?Journal?of?Physical?Chemistry,1986,90,2787–2791；Gelders?G.G.,et?al.Biomacromolecules,2005,6,2622–2629；Fu?C.,et?al.Macromolecular?Rapid?Communication,2007,28,2180–2184.)，但直鏈淀粉本身易形成分子內或分子間氫鍵，致使其水溶性尚待改善。

發明內容

為了解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種水分散性聚苯胺納米復合物的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的水分散性聚苯胺納米復合物。

本發明的再一目的在于提供上述水分散性聚苯胺納米復合物的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種水分散性聚苯胺納米復合物的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)將直鏈淀粉溶解于二甲基亞砜中，在惰性氣體保護下，加入N,N’-羰基二咪唑(CDI)，在15～38℃溫度下攪拌反應0.5～6小時，然后往體系中滴加3-二甲基胺基丙胺，繼續攪拌反應11.5～66小時后用水透析，冷凍干燥后得到含叔胺基團的直鏈淀粉衍生物(ADM)；

(2)將ADM溶于水配制成0.1～10毫克/毫升的溶液，加入苯胺單體，于15～38℃溫度下攪拌反應6～24小時，然后在攪拌、冰水浴條件下滴加氧化劑水溶液，5～30分鐘內滴加完畢，然后升溫至15～38℃攪拌反應6～24小時；

(3)將步驟(2)得到的反應體系超速離心，將沉淀物冷凍干燥，得到水分散性聚苯胺納米復合物(ADM@PANI)。

步驟(1)中所述直鏈淀粉是指經過預處理的直鏈淀粉，所述預處理步驟為：將直鏈淀粉溶于二甲基亞砜中，所得溶液抽濾除去不溶雜質，將濾液逐滴加入到攪拌中的甲醇或乙醇進行沉淀，沉淀物重復溶解、抽濾和沉淀操作1～3次后將沉淀物真空干燥，得到預處理的直鏈淀粉。

所述二甲基亞砜在使用前通過以下方法純化：在二甲基亞砜中加入氫化鈣，室溫攪拌1～5天去除多余水分，減壓蒸餾，在收集的餾出液中加入活化的分子篩，加蓋密封保存。

所述惰性氣體是指氮氣或氬氣。

所述的用水透析優選用截流分子量為500～50000的透析袋，透析1～5天。

所述N,N’-羰基二咪唑與直鏈淀粉的質量比為(0.05～10)：1；3-二甲基胺基丙胺與N,N’-羰基二咪唑的摩爾比為(2～20)：1。

步驟(2)中所述苯胺單體在使用前通過以下方法純化：將苯胺中加入氫化鈣，室溫攪拌1～5天去除多余水分，減壓蒸餾后使用；苯胺單體與ADM中葡萄糖單元的摩爾比為(0.1～2)：1。

所述氧化劑優選過硫酸鉀或過硫酸銨；氧化劑與苯胺單體的摩爾比為(0.5～2)：1；所述氧化劑水溶液的濃度為0.1～10毫克/毫升。

步驟(3)所述的超速離心是指在轉速為50000～110000轉/分鐘的條件下超速離心5～60分鐘；所述沉淀物冷凍干燥前通過重復水洗和超速離心步驟以除去未反應物質。