[發明專利]高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910907656.4
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN112625440B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 鄭俊萍;馬霖;趙丹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K9/08;C08K9/04;C08K3/04;C08G73/02
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

1.一種高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在水中加入氧化石墨烯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，超聲分散均勻，得到超聲分散液；

步驟2，將分散劑、表面活性劑、甲基丙烯酸甲酯和步驟1得到的超聲分散液混合均勻后得到反應體系，所述分散劑為堿式碳酸鎂、羥基磷酸鈣、羥乙基纖維素或磷酸三鈣，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和所述甲基丙烯酸甲酯兩種單體組成油相，甲基丙烯酸甲酯單體的用量為油相質量的90-97 wt%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的用量為油相質量的3-10 wt%，水、氧化石墨烯、分散劑和表面活性劑組成水相，水相與油相的體積比為2.5-4.5，將該反應體系置于惰性氣體氣氛，升溫至引發劑溫度之上后，加入引發劑以引發聚合，進行聚合反應，然后過濾，洗滌，烘干得到甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-氧化石墨烯共聚物粉末；

步驟3，將苯胺單體溶于鹽酸溶液中，再加入上述步驟2中得到的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-氧化石墨烯共聚物粉末，混合均勻，持續攪拌，同時加入引發劑以引發聚合，過濾、洗滌、烘干，得到聚苯胺-聚甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-氧化石墨烯復合產物PANI-P(MMA-co-MTC)/GO；

步驟4，將步驟3得到的復合產物溶于有機溶劑中持續攪拌，待復合產物溶解后，過濾、洗滌和烘干，得到干燥后產物：聚苯胺-氧化石墨烯復合材料PANI-GO，所述有機溶劑為丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷或三氯甲烷；

步驟5，在水中加入干燥后產物和還原劑，升溫并持續攪拌，反應結束后對產物進行過濾、洗滌和烘干，得到聚苯胺-石墨烯復合材料；

所述氧化石墨烯的添加量為苯胺單體添加量的1 wt%-4 wt%。

2.如權利要求1所述的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的添加量為苯胺單體添加量的2 wt%。

3.如權利要求1所述的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中分散劑的質量為油相質量的2.5-3 wt％，表面活性劑的用量為油相質量的0.1-0.15 wt％，所述步驟1中氧化石墨烯的質量為油相質量的0.0l-2.0 wt％。

4.如權利要求1所述的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的分散劑為羥乙基纖維素，所述步驟2中的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或甘膽酸鈉；

所述步驟2中的引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化苯甲酰或過氧化二碳酸二（2-乙基）己酯；

所述步驟2中的惰性氣體為氮氣、氦氣或氬氣；

所述步驟2中的引發劑溫度為70-80℃，聚合反應時間為5-8小時。

5.如權利要求4所述的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，所述步驟2中的引發劑為過氧化苯甲酰，所述步驟2中的惰性氣體為氮氣。

6.如權利要求1所述的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中聚合反應時間24小時，所述引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨；

所述步驟5中的還原劑為維生素C，升溫溫度為80℃-95℃，持續攪拌時間1-2小時。

7.如權利要求6所述的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中引發劑為過硫酸銨，所述步驟4中的有機溶劑為二氯甲烷，所述步驟5中的升溫溫度為90℃，持續攪拌時間為1.5小時。

8.如權利要求1-7中任一項所述制備方法制備得到的高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料，其特征在于，所述高導電性聚苯胺-石墨烯復合材料的微觀結構為花瓣狀結構彼此搭接形成的網絡。