专利名称：一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法，以含有芳香族大^键、碳碳共 轭双键及羟基官能团的脂溶性视黄醇为模板剂、盐酸为掺杂剂、水与水溶性有机溶剂 组成的均相体系为反应介质，利用模板聚合法通过一系列步骤来制备。
背景技术：
聚苯胺纳米片层结构的特征维度达到纳米尺寸时，其性能相对于本体材料将发生 显著变化，在制造纳米功能器件等方面扮演着重要的角色。近年来，研究人员在纳米 聚苯胺的制备方面取得了较大的进展，但是仍然无法制备形态参数可控的聚苯胺纳米 片层结构。
目前用于制备聚苯胺纳米片层结构的方法主要是模板法、自组装法等，这些方法
普遍存在以下问题(1)苯胺聚合结束后所采用的模板剂不易去除；(2)反应介质中 油相有机溶剂的环境污染问题；(3)生产成本高；(4)聚苯胺纳米片层结构的形貌参 数难于控制等问题。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法, 技术方案
一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法，其特征在于步骤如下
(1) 将0. 1 5. 0份的视黄醇溶解在30 100份水与水溶性有机溶剂组成的均相 体系中；
(2) 在搅拌条件下将盐酸5 20份溶解在上述均相体系中形成盐酸溶液；(3) 在搅拌条件下加入2 10份苯胺形成组份A;
(4) 在搅拌条件下将组份B连续逐滴滴加到组份A中，滴加速度为0. 5 ml/min 5.0ml/min，滴加完毕后，继续反应4 10小时，反应温度控制在0"C 5。C 之间；所述的组份B是将4 50份氧化剂过硫酸铵溶解在20 50份水与 水溶性有机溶剂形成的均相体系中形成组份B;
(5) 将步骤4的反应产物过滤后分别用甲醇、丙酮和去离子水洗涤至滤液无色；
(6) 用盐酸水溶液进行二次掺杂，二次掺杂用的盐酸浓度为0.5 M 4.0M，掺杂 的时间为3 12小时；
(7) 洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米片层结构，真空干燥时的真空度为0.6 MPa 0. 9MPa，干燥的温度为60。C 100。C;
上述步骤中各组份单位为质量份。
所述的视黄醇为含有芳香族大n键、碳碳共轭双键及羟基官能团的脂溶性有机小 分子化合物。
所述的水溶性有机溶剂为醇类或酮类能与水形成均相体系的有机溶剂，其中水溶 性有机溶剂的体积含量为0 100%。 有益效果
本发明的聚苯胺纳米片层结构的制备方法，特点在于(1)本发明采用含有芳香 族大^键、碳碳共轭双键及羟基官能团结构的脂溶性视黄醇为模板，通过逐滴滴加过 硫酸铵溶液使苯胺在聚合过程中以视黄醇分子为模板，以纳米片层结构的方式聚集存 在。以视黄醇为模板有利于合成微观形貌参数可调、电磁性能优良的聚苯胺纳米片层 结构；(2)以水与水溶性有机溶剂形成的均相体系为反应介质、避免了界面聚合及乳 液聚合中油相有机溶剂的环境污染问题；(3)水溶性有机溶剂也是许多聚合物的良溶剂，这就为制备聚苯胺纳米导电复合材料提供了新的研究思路，具有较大的实用价值。 以视黄醇为模板、以水与水溶性有机溶剂形成的均相体系为反应介质制备的聚苯胺纳
米片层结构的扫描电镜照片(SEM)及X-射线衍射图(XRD)如图l、图2所示；以 视黄醇为模板、以水与水溶性有机溶剂形成的均相体系为反应介质制备的聚苯胺纳米 片层结构在8.2GHz~12.4 GHz范围内的电损耗性能及磁损耗如图3、图4所示。
图1:以视黄醇为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯胺纳米
片层结构的扫描电镜(SEM)照片。
图2:以视黄醇为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯胺纳米
片层结构的X-射线衍射(XRD)图。
图3:以视黄醇为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯胺纳米 片层结构的介电性能图，其中(a)介电常数实部；(b)介电常数虚部；(c)介电损耗。
图4:以视黄醇为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯胺纳米 片层结构的磁性能图，其中(a)磁导率实部；(b)磁导率虚部；(c)磁损耗。
具体实施例方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述 实施例1:
(1) 将0.1份视黄醇溶解分散在30份水反应介质中；
(2) 在搅拌条件下将5份盐酸溶解在上述溶液中；
(3) 在搅拌条件下加入2份苯胺形成组份A;
(4) 将5份过硫酸铵溶解在20份水中形成组份B;
(5) 在搅拌条件下将组份B连续逐滴滴加到组份A中，滴加速度为0.5 ml/min 5.0ml/min，滴加完毕后继续反应4 10小时，反应温度控制在0"C 5'C之间；
(6) 将反应产物过滤后分别用甲醇、丙酮和去离子水洗涤至滤液无色；
(7) 用盐酸水溶液进行二次掺杂，二次掺杂用的盐酸浓度为0.5 M 4.0M，掺 杂的时间为3 12小时；
(8) 洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米片层结构，真空干燥时的真空度为0.6 MPa 0.9MPa，干燥的温度为6(TC 100。C 。
实施例2:
(1) 将水与水溶性有机溶剂按体积比l: l的比例混合形成50份的均相体系；
(2) 将3份视黄醇溶解在上述体系中；
(3) 在搅拌的条件下将10份盐酸溶解在上述溶液中；
(4) 在搅拌条件下加入5份苯胺形成组份A;
(5) 将15份过硫酸铵溶解在水与水溶性有机溶剂按体积比1: l的比例混合生成
的30份均相体系中形成组份B;
(6) 在搅拌条件下将组份B连续逐滴滴加到组份A中，滴加速度为0.01ml/min 5.0ml/min;滴加完毕后继续反应4 10小时，反应温度控制在0"C 5'C之 间；
(7) 将反应产物过滤后分别用甲醇、丙酮和去离子水洗涤至滤液无色；
(8) 用盐酸水溶液进行二次掺杂，二次掺杂用的盐酸浓度为0.5M 4.0M，掺杂 的时间为3 12小时； .
(9) 洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米片层结构，真空干燥时的真空度为0.6 MPa 0.9MPa，干燥的温度为60。C 10(TC 。
实施例3:
(1)将水与水溶性有机溶剂按体积比2: 3的比例混合形成50份的均相体系；(2) 将2份视黄醇溶解在上述体系中；
(3) 在搅拌的条件下将8份盐酸溶解在上述溶液中；
(4) 在搅拌条件下加入2份苯胺形成组份A;
(5) 将5份过硫酸铵溶解在水与水溶性有机溶剂按体积比2: 3的比例混合生成
的20份均相体系中形成组份B;
(6) 在搅拌条件下将组份B连续逐滴滴加到组份A中，滴加速度为0.01ml/min 5.0ml/min;滴加完毕后继续反应4 10小时，反应温度控制在0t: 5。C之 间；
(7) 将反应产物过滤后分别用甲醇、丙酮和去离子7乂洗涤至滤液无色；
(8) 用盐酸水溶液进行二次掺杂，二次掺杂用的盐酸浓度为0.5 M 4.0M，掺 杂的时间为3 12小时；
(9) 洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米片层结构，真空干燥时的真空度为0.6 MPa 0.9MPa,干燥的温度为60°C 100°C 。
实施例4:
(1) 将5份视黄醇溶解在水溶性有机溶剂形成100份的均相体系；
(2) 在搅拌的条件下将20份盐酸溶解在上述溶液中；
(3) 在搅拌条件下加入10份苯胺形成组份A;
(4) 将50份过硫酸铵溶解在水与水溶性有机溶剂按体积比1: l的比例混合生成 的50份均相体系中形成组份B;
(5) 在搅拌条件下将组份B连续逐滴滴加到组份A中，滴加速度为0.01 ml/min 5.0ml/min;滴加完毕后继续反应4 10小时，反应温度控制在0'C 5'C之 间；
(6) 将反应产物过滤后分别用甲醇、丙酮和去离子水洗涤至滤液无色；—(7) 用盐酸水溶液进行二次掺杂，二次掺杂用的盐酸浓度为0.5M 4.0M，掺杂 的时间为3 12小时；
(8) 洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米片层结构，真空干燥时的真空度为0.6 MPa 0.9MPa，干燥的温度为6(TC 10(TC。
本发明以含有芳香族大^键、碳碳共轭双键及羟基官能团的脂溶性视黄醇为模板 剂、水与水溶性有机溶剂组成的均相体系为反应介质，通过模板聚合法以盐酸为掺杂
酸来制备形态参数可控、电磁性能优良的聚苯胺纳米片层结构。有利于利用视黄醇分 子中的芳香族大n键、碳碳双键官能团引发苯胺的定向聚合制备聚苯胺纳米片层结构， 而且采用水与水溶性有机溶剂为反应体系，避免了界面聚合及乳液聚合中油相有机溶 剂的环境污染问题，另外水溶性有机溶剂也是许多聚合物的良溶剂，这就为制备聚苯 胺导电复合材料提供了新的研究思路，具有较大的实用价值。按本发明提供的以视黄 醇为模板、以水与水溶性有机溶剂形成的均相体系为反应介质合成的聚苯胺纳米片层 结构，其形貌参数、电磁性能可以通过改变视黄醇的用量、水溶性有机溶剂的体积含 量、掺杂酸的浓度、反应时间及反应温度等反应参数来控制。
权利要求
1、一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法，其特征在于步骤如下(1)将0.1～5.0份的视黄醇溶解在30～100份水与水溶性有机溶剂组成的均相体系中；(2)在搅拌条件下将盐酸5～20份溶解在上述均相体系中形成盐酸溶液；(3)在搅拌条件下加入2～10份苯胺形成组份A；(4)在搅拌条件下将组份B连续逐滴滴加到组份A中，滴加速度为0.5ml/min～5.0ml/min，滴加完毕后，继续反应4～10小时，反应温度控制在0℃～5℃之间；所述的组份B是将4～50份氧化剂过硫酸铵溶解在20～50份水与水溶性有机溶剂形成的均相体系中形成组份B；(5)将步骤4的反应产物过滤后分别用甲醇、丙酮和去离子水洗涤至滤液无色；(6)用盐酸水溶液进行二次掺杂，二次掺杂用的盐酸浓度为0.5M～4.0M，掺杂的时间为3～12小时；(7)洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米片层结构，真空干燥时的真空度为0.6MPa～0.9MPa，干燥的温度为60℃～100℃；上述步骤中各组份单位为质量份。
2、 根据权利要求1所述的聚苯胺纳米片层结构的制备方法，其特征在于所述的视 黄醇为含有芳香族大n键、碳碳共轭双键及羟基官能团的脂溶性有机小分子化合 物。
3、 根据权利要求1所述的聚苯胺纳米片层结构的制备方法，其特征在于所述的水溶性有机溶剂为醇类或酮类能与水形成均相体系的有机溶剂，其中水溶性有机溶剂的体积含量为0 100%。
全文摘要
本发明涉及一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法，以含有芳香族大π键、碳碳共轭双键及羟基官能团的脂溶性视黄醇为模板剂、水与水溶性有机溶剂组成的均相体系为反应介质，通过模板聚合法以盐酸为掺杂酸来制备形态参数可控、电磁性能优良的聚苯胺纳米片层结构。有利于利用视黄醇分子中的芳香族大π键、碳碳双键官能团引发苯胺的定向聚合制备聚苯胺纳米片层结构，而且采用水与水溶性有机溶剂为反应体系，避免了界面聚合及乳液聚合中油相有机溶剂的环境污染问题，另外水溶性有机溶剂也是许多聚合物的良溶剂，这就为制备聚苯胺导电复合材料提供了新的研究思路，具有较大的实用价值。
文档编号C08G73/00GK101302292SQ20081015026
公开日2008年11月12日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者王东红, 英 黄, 齐暑华 申请人:西北工业大学