[發明專利]一種具有生物相容性的水溶性聚苯胺的制備方法

有效

• 申請號: 201810196705.3
• 申請日: 2018-03-10
• 公開（公告）號: CN108384000B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 王仕偉
• 申請（專利權）人: 山東赫達股份有限公司
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 程皓

本發明公開了一種具有生物相容性的水溶性聚苯胺的制備方法：將先鄰間位帶水溶基團的苯胺、去離子水、生物質子酸加入到反應器中，不斷攪拌均勻，然后將生物氧化劑水溶液滴加入反應體系中，在0～50℃下引發聚合0.5～24h；然后將乙醇加入體系中，聚苯胺沉淀析出，過濾，用乙醇洗滌至濾液呈無色，得到具有生物相容性的水溶性聚苯胺；最后將具有生物相容性的水溶性聚苯胺在60～100℃烘干，粉碎得到具有生物相容性的水溶性聚苯胺粉體。該制備方法所得聚苯胺具有優異的水溶性、生物相容性好、導電性佳、防腐性能好、工藝簡單的優點，可在光電子、發光二極管、傳感器、電磁屏蔽和金屬防腐等領域得到應用，在與人體接觸的傳感器、人工肌肉、涂層等領域優勢更為顯著。

技術領域

本發明涉及導電高分子的制備領域，具體涉及一種具有生物相容性的水溶性聚苯胺的制備方法。

背景技術

導電聚苯胺具有原料價格便宜、合成工藝簡單、導電性能好、環境穩定性好和特殊的摻雜機制等優點，被認為是最有實際應用前景的導電聚合物之一，在光電子、發光二極管、傳感器、電磁屏蔽和金屬防腐等領域具有廣泛的應用前景。但是導電聚苯胺的強剛性和鏈間強相互作用使其不溶不熔，成型加工困難，綜合力學性能差，嚴重限制了其實際應用。因此改善聚苯胺溶解性已成為國內外研究者十分關注的課題。中國專利CN105418930B將酸和氧化劑加到苯胺(或取代苯胺)、鄰氨基苯硫酚水溶液中反應得到低分子量的聚苯胺，再將反應液調至堿性，并加入三乙胺和聚乙二醇甲基丙烯酸酯，反應得到聚乙二醇接枝的聚苯胺，最后在酸和氧化劑下進一步聚合得到水溶性聚苯胺。該專利存在以下不足：(1)低分子量的聚苯胺具有強致癌性，其制備和操作對人體存在巨大的安全隱患；(2)聚乙二醇分子量偏大，導致接枝到聚苯胺上的比率有限，從而水溶性較差；(3)制備工藝復雜，且聚乙二醇的引入，大分子團的位阻效應降低了聚苯胺的導電性能；(4)該方法制備的聚苯胺生物相容性差，對人體不環保，不能應用于與人體接觸的領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有生物相容性的水溶性聚苯胺的制備方法，該制備方法制備的聚苯胺具有優異的水溶性、生物相容性好、導電性佳、防腐性能好、工藝簡單的優點。

本發明提供一種具有生物相容性的水溶性聚苯胺的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將鄰間位帶水溶基團的苯胺、去離子水、生物質子酸加入到反應器中，不斷攪拌均勻，然后將生物氧化劑水溶液滴加入反應體系中，在0～50℃下引發聚合0.5～24h；

步驟2：將乙醇加入體系中，聚苯胺沉淀析出，過濾，用乙醇洗滌至濾液呈無色，得到具有生物相容性的水溶性聚苯胺；

步驟3：將具有生物相容性的水溶性聚苯胺在60～100℃烘干，粉碎得到具有生物相容性的水溶性聚苯胺粉體。

所述鄰間位帶水溶性基團的苯胺為鄰間位帶羥基的聚苯胺和鄰間位帶羧基的聚苯胺中的至少一種。鄰間位的水溶性基團賦予了聚苯胺水溶性，具有水溶性的聚苯胺解決了其加工困難、難以成型的缺點，使聚苯胺能通過溶解從而輕易在光電子、發光二極管、傳感器、電磁屏蔽和金屬防腐等領域得到應用。

所述鄰間位帶水溶性基團的苯胺與去離子水的質量比為0.1～0.6:1。為同時兼顧苯胺聚合的產能、減少廢水排放及防止苯胺用量過多引起的爆聚，優選鄰間位帶水溶性基團的苯胺與去離子水的質量比為0.3～0.5:1。

所述生物質子酸為氨基酸、乳酸、透明質酸、胃酸、檸檬酸、酒石酸、米醋、草酸中的至少一種。生物質子酸來源于生物體，與人體的相容性佳，同時可保證苯胺聚合為聚苯胺的酸性環境，并通過摻雜賦予聚苯胺優異的導電性能。

所述生物質子酸與鄰間位帶水溶性基團的苯胺的摩爾比為0.1～15.5:1，優選為5-10:1。生物質子酸用量過少，不能給苯胺的聚合提供良好的環境，生成的聚苯胺鏈短、共軛度差、摻雜率低、導電性能差；生物質子酸用量過多，反應后多余的生物質子酸增加了廢水處理的難度，也增加了成本。