专利名称：超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种疏水性高分子材料的制备工艺。
背景技术：
聚苯胺作为一种被广泛研究的导电聚合物由于其独特的掺杂机理、较高 的环境稳定性、良好的氧化还原性以及原料易得等特征，在太阳能电池、电 磁屏蔽、分子器件、传感器等方面存在着潜在的应用前景。但由于难加工处 理，则限制了其实际应用的推广。
发明内容
本发明目的在于发明一种易于加工处理的聚苯胺类材料——超疏水性 聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备方法，以使依次方法制成的超疏水性 聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料可以扩展其成为既导电又能自洁净的材料。
本发明先在表面活性剂水体系中溶解分散苯乙烯，滴加引发剂，制备直 径小于100纳米的聚苯乙烯纳米粒子；然后将聚苯乙烯纳米粒子加入到溶解 有苯胺的表面活性剂中，搅拌条件下反应，即得超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯 复合微纳材料。
本发明操作简便，由于表面活性剂的加入，使得所制聚苯胺/聚苯乙烯 复合微纳管具有聚苯胺的导电性，聚苯乙烯的韧性，同时通过表面活性剂浓 度的调节，可控制聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料长度、宽度和直径大小， 为微电子器件的制作提供了有力的支持。
将本发明制备的聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料，利用扫描电子显微镜 和透射电子显微镜对产物形貌进行观察。通过傅立叶红外光谱仪测定聚聚苯胺/聚苯乙烯复合物的分子结构，以及x-射线衍射仪测定聚苯胺/聚苯乙烯复
合物的结晶性。通过视频接触角测量仪测定其水与聚苯胺/聚苯乙烯材料表
面的接触角大于130° (131° 156°)，导电性良好，具有自洁净易于加工处 理的特点，利于聚苯胺的进一步推广应用。
本发明所述制备直径小于100纳米的聚苯乙烯纳米粒子时，将苯乙烯和
表面活性剂加入到二次水中，将该体系于8(rc土rc恒温下在磁力搅拌器上
充分搅拌1小时，继续搅拌状态下向体系中滴加引发剂，再在充分搅拌条件 下于so。c士rc下反应8小时，反应结束后，分别用二次水、无水乙醇离心 洗涤至上清液无色，然后将产物置于6(TC真空干燥箱中24小时。
上述苯乙烯占投料总体积的5°/。 20%，表面活性剂在总体积中物质量 浓度为8 80毫摩尔，，二次水占投料总体积的60% 91%，引发剂占的投料 总体积的2% 5%。
另外，将苯胺、表面活性剂和聚苯乙烯纳米粒子加入到二次水中，在磁 力搅拌器上充分搅拌2小时后，待溶液充分混合均匀后，再超声2小时，得 到均匀的悬浮液，将此体系于(TC下恒温1小时，加入引发剂水溶液，搅拌 使体系混合均匀，放置于0'C下恒温反应24小时，等反应结束后，分别用 二次水、无水乙醇离心洗涤至上清液无色，然后将产物置于60 'C真空干燥 箱中24小时。
上述苯胺占投料总体积的0.9% 2%，表面活性剂在总体积中物质量浓 度为8 200毫摩尔，聚苯乙烯纳米粒子占投料总体积的0.09% 1%，引发剂 水溶液占投料总体积的5% 10%。
本发明所述引发剂可以采用偶氮二异丁腈或过二硫酸铵或过氧化苯甲 酰或过氧化氢及混合氧化剂。不同的引发剂可先采用相应的溶剂溶解后再投 料。
本发明所述表面活性剂可以采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或十二烷基硫酸钠(SDS)或二垸基二苯醚二磺酸或N， N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸 钠。
具体实施方式
操作步骤
1、 直径小于100纳米的聚苯乙烯纳米粒子的制备
将3 10毫升苯乙烯和0.3 0.9克表面活性剂十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)加入到50ml二次水中，将该体系于80'C土rC恒温下在磁力搅拌 器上充分搅拌l小时，继续搅拌状态下向体系中滴加0.2 0.6克引发剂偶 氮二异丁腈的乙醇(小于5ml)溶液，再在充分搅拌条件下于80。C土rC下反应 8小时。反应结束后，分别用二次水、无水乙醇离心3 5次，洗涤至上清 液无色。然后将产物置于60'C真空干燥箱中24小时。
上述引发剂偶氮二异丁腈还可采用过氧化苯甲酰，或过氧化氢及混合氧 化剂替代。
2、 超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备 将0.5克苯胺、0.3 1.5克表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和上
述反应所得聚苯乙烯纳米粒子0.05 0.5克加入到50ml 二次水中，在磁力搅 拌器上充分搅拌2小时后，待溶液充分混合均匀后，再超声2小时，得到均 匀的悬浮液。将此体系于0 "下恒温1小时，接着一次性加入5ml引发剂 过二硫酸铵饱和水溶液，搅拌使体系混合均匀。放置于0。C下恒温反应24 小时。反应结束后，分别用二次水、无水乙醇离心洗涤至上清液无色，然后 将产物置于60'C真空干燥箱中24小时。
引发剂过二硫酸铵，还可采用过二硫酸钾或碘酸钾替代。 上述表面活性剂还可采用十二烷基硫酸钠(SDS)或二垸基二苯醚二磺 酸或N， N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠。 应用将本发明制备好的超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料利用扫描电 子显微镜和透射电子显微镜对产物形貌进行观察。通过傅立叶红外光谱仪测
定聚聚苯胺/聚苯乙烯复合物的分子结构，以及x-射线衍射仪测定聚苯胺/
聚苯乙烯复合物的结晶性。通过视频接触角测量仪测定其水与聚苯胺/聚苯
乙烯材料表面的接触角131° 156°，导电性良好。 应用事例
1. 选择SDBS物质的量浓度20毫摩尔，聚苯乙烯纳米粒子中苯乙烯与 苯胺单体的摩尔比为1比1， APS与苯胺单体摩尔比为1比1，制得聚苯胺/ 聚苯乙烯微纳材料。所制材料为直径100-200纳米的超疏水球，视频接触角 测量仪测定其水与表面的接触角大于150°，滚动角3-5 °，分散于玻璃表面 发现疏水效果远大于聚苯乙烯纳米粒子，而聚苯胺是亲水性的。其热稳定性 优于聚苯胺，具有导电性。
2. 选择SDBS物质的量浓度200毫摩尔，聚苯乙烯纳米粒子中苯乙烯 与苯胺单体的摩尔比为1比10， APS与苯胺单体摩尔比为1比1，制得聚苯 胺/聚苯乙烯微纳材料。所制材料为直径100-200纳米长度2 y m左右的超疏 水棒、管，视频接触角测量仪测定其水与表面的接触角大于130°，其热稳 定性优于聚苯胺，具有导电性(导电性高于超疏水的球)。
权利要求
1、超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备方法，其特征在于先在表面活性剂水体系中溶解分散苯乙烯，滴加引发剂，制备直径小于100纳米的聚苯乙烯纳米粒子；然后将聚苯乙烯纳米粒子加入到溶解有苯胺的表面活性剂中，搅拌条件下反应，即得超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料。
2、 根据权利要求1所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备 方法，其特征在于所述制备直径小于100纳米的聚苯乙烯纳米粒子时，将苯乙烯和表面活性剂加入到二次水中，将该体系于8o'c士rc恒温下在磁力搅 拌器上充分搅拌1小时，继续搅拌状态下向体系中滴加引发剂，再在充分搅 拌条件下于8(TC土rC下反应8小时，反应结束后，分别用二次水、无水乙 醇离心洗涤至上清液无色，然后将产物置于60'C真空干燥箱中24小时。
3、 根据权利要求2所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备 方法，其特征在于苯乙烯占投料总体积的5% 20%，表面活性剂在总体积 中物质量浓度为8 80毫摩尔，二次水占投料总体积的60% 91%，引发剂 占的投料总体积的2% 5%。
4、 根据权利要求1或2或3所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材 料的制备方法，其特征在于将苯胺、表面活性剂和聚苯乙烯纳米粒子加入到 二次水中，在磁力搅拌器上充分搅拌2小时后，待溶液充分混合均匀后，再 超声2小时，得到均匀的悬浮液，将此体系于O-C下恒温l小时，加入引发 剂水溶液，搅拌使体系混合均匀，放置于O'C下恒温反应24小时，等反应 结束后，分别用二次水、无水乙醇离心洗涤至上清液无色，然后将产物置于 60 t真空干燥箱中24小时。
5、 根据权利要求4所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备方法，其特征在于苯胺占投料总体积的0.9% 2%，表面活性剂在总体积中 物质量浓度为8 200毫摩尔,聚苯乙烯纳米粒子占投料总体积的0.09% 1% 引发剂水溶液占投料总体积的5% 10%。
6、 根据权利要求1所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备 方法，其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈或过二硫酸铵或过氧化苯甲 酰，或过氧化氢及混合氧化剂。
7、 根据权利要求1所述超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备 方法，其特征在于所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或 二烷基二苯醚二磺酸或N， N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠。
全文摘要
超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料的制备方法，先在表面活性剂水体系中溶解分散苯乙烯，滴加引发剂，制备直径小于100纳米的聚苯乙烯纳米粒子；然后将聚苯乙烯纳米粒子加入到溶解有苯胺的表面活性剂中，搅拌条件下反应，即得超疏水性聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料。本发明操作简便，由于表面活性剂的加入，使得所制聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳管具有聚苯胺的导电性，聚苯乙烯的韧性，同时通过表面活性剂浓度的调节，可控制聚苯胺/聚苯乙烯复合微纳材料长度、宽度和直径大小，为微电子器件的制作提供了有力的支持。
文档编号C08F112/08GK101503489SQ20091002469
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者夏冬祥, 宋根萍, 葛晓艳, 荣 郭 申请人:扬州大学