专利名称：一种聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法，以含有八个支链结 构的脂溶性蔗糖八醋酸酯为模板剂、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：
聚苯胺纳米结构如纳米线、纳米管、纳米颗粒等具有不同于普通的聚苯胺无规颗 粒的性能，当材料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，但是形态参数可调、电磁性能优良的聚苯胺纳米线/纳米颗 粒复合体系的制备仍然是实现它们在技术上应用的关键。
目前用于制备聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的方法主要是模板法、自组装法、 界面聚合、种子聚合法等方法，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)聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的形貌参数、电磁性能难于控制等问题。
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线/纳米颗粒复合体系 的制备方法，在制备纳米聚苯胺的基础上，以含有八个支链结构的脂溶性蔗糖八醋酸 酯为模板剂，水与水溶性有机溶剂组成的均相体系为反应介质，得到了一种形貌参数 可控、电磁性能优良的聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系及其制备方法。本发明阐述的 制备方法对环境无污染、工艺简单、产率高，易于工业化生产，所得聚苯胺纳米纤维/纳米颗粒复合体系具有良好的电磁性能。用本发明所合成的聚苯胺纳米线/纳米颗粒复 合体系可应用于隐身材料、电磁屏蔽材料、防静电材料等领域。 技术方案
一种聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法，其特征在于步骤如下 步骤1、将0. 1 10份蔗糖八醋酸酯溶解在30 200份水与水溶性有机溶剂组成 的均相体系中；
步骤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； 步骤3、在搅摔条件下加入2 10份苯胺形成组份A;
步骤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1. Oral/min 5.0ml/rain，滴加完毕后，继续反应3 12小时，反应温度控制在0t: 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;
步骤5、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；
步骤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；
步骤7、洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系，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; 上述步骤中各组份单位为质量份。
所述的蔗糖八醋酸酯为一种含有八个支链结构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%。 有益效果本发明涉及的聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法，其特点在于(l)本 发明采用含有八个支链结构的脂溶性蔗糖八醋酸酯为模板，通过逐滴滴加过硫酸铵溶 液使苯胺在聚合过程中以蔗糖八醋酸酯分子为模板，以纳米线/纳米颗粒复合体系的方 式聚集存在。以蔗糖八醋酸酯为模板有利于合成微观形貌参数可调、电磁性能优良的 聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系；(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。以蔗糖八醋酸酯为模板、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线/纳米颗粒复合体系的扫描电镜照片(SEM) 及X-射线衍射图(XRD)如图l、图2所示；以蔗糖八醋酸酯为模板、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线/纳米颗粒复合体系在
8.2GHz 12.4GHz范围内的电损耗性能及磁损耗性能如图3、图4所示。
图1:以蔗糖八醋酸酯为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯
胺纳米线/纳米颗粒复合体系的扫描电镜(SEM)照片(a)水中、(b)水与水溶性有 机溶剂形成的均相体系中、(c)水溶性有机溶剂中。
图2:以蔗糖八醋酸酯为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯
胺纳米线/纳米颗粒复合体系的X-射线衍射(XRD)图(a)水中、(b)水与水溶性有 机溶剂形成的均相体系中、(c)水溶性有机溶剂中。
图3:以蔗糖八醋酸酯为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯
胺纳米线/纳米颗粒复合体系的介电性能图，其中(a)介电常数实部；(b)介电常数虚 部；(c)介电损耗。图4:以蔗糖八醋酸酯为模板、水与水溶性有机溶剂形成的均相体系制备的聚苯 胺纳米线/纳米颗粒复合体系的磁性能图，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l:
G)将0.1份蔗糖八醋酸酯溶解分散在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1.0ml/min 5.0ml/min，滴加完毕后，继续反应3 12小时，反应温度控制在(TC 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线/纳米颗粒复合体系，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2:
(1) 将水与水溶性有机溶剂按体积比l: 1的比例混合形成70份的均相体系；
(2) 将2份蔗糖八醋酸酯溶解在上述体系中；
(3) 在搅拌的条件下将5份盐酸溶解在上述溶液中；
(4) 在搅拌条件下加入4份苯胺形成组份A;(5) 将IO份过硫酸铵溶解在水与水溶性有机溶剂按体积比1: 1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1.0ml/min 5.0ml/min;滴加完毕后继续反应3 12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0.5 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纤维/纳米颗粒复合体系，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3:
(1) 将3份蔗糖八醋酸酯溶解分散在100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1.0 ml/min 5.0ml/min，滴加完毕后，继续反应3 12小时，反应温度控制 在(TC 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线/纳米颗粒复合体系，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)将水与水溶性有机溶剂按体积比3: 2的比例混合形成150份的均相体系； (2 )将5份蔗糖八醋酸酯溶解在上述体系中；
(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10份苯胺形成组份A;
(5) 将50份过硫酸铵溶解在水与水溶性有机溶剂按体积比3: 2的比例混合生 成的50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1.0ml/min 5.0ml/min;滴加完毕后继续反应3 12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惨杂，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纤维/纳米颗粒复合体系，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 。
实施例5:
(1) 将10份蔗糖八醋酸酯溶解在200份水溶性有机溶剂介质中；
(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50份水溶性有机溶剂形成组份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1.0 ml/min 5.0ml/min;滴加完毕后继续反应3 12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纤维/纳米颗粒复合体系，真空干燥时的 真空度为0.6MPa 0.9MPa ，干燥的温度为60°C 100°C 。
本发明以含有八个支链的脂溶性蔗糖八醋酸酯为模板剂、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聚苯胺纳米线/纳米 颗粒复合体系，有利于利用蔗糖八醋酸酯分子中的支链引发苯胺的定向聚合制备聚苯 胺纳米线/纳米颗粒复合体系，而且釆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。按本发明提供的以脂溶性蔗糖八醋酸酯为模板、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线/纳米颗粒复合体系，其形貌参数可以通过改 变蔗糖八醋酸酯的用量、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、一种聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法，其特征在于步骤如下步骤1、将0.1～10份蔗糖八醋酸酯溶解在30～200份水与水溶性有机溶剂组成的均相体系中；步骤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；步骤3、在搅拌条件下加入2～10份苯胺形成组份A；步骤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1.0ml/min～5.0ml/min，滴加完毕后，继续反应3～12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；步骤5、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；步骤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；步骤7、洗涤后真空干燥即得到聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系，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所述的聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法，其特征在于 所述的蔗糖八醋酸酯为一种含有八个支链结构的脂溶性有机小分子化合物。
3、 根据权利要求1所述的聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系的制备方法，其特^E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线/纳米颗粒复合体系的制备方法，技术特征在于以含有八个支链的脂溶性蔗糖八醋酸酯为模板剂、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聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系，有利于利用蔗糖八醋酸酯分子中的支链引发苯胺的定向聚合制备聚苯胺纳米线/纳米颗粒复合体系，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C08G73/02GK101302294SQ20081015026
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, 华 邱, 英 黄, 齐暑华 申请人:西北工业大学