一种多级连续聚苯胺合成工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种多级联系聚苯胺合成工艺，在-20~50℃的条件下，将苯胺单体、氧化剂和介质酸的水溶液持续加入到多级串联的管式反应器中，生成聚苯胺。本工艺可以在低温条件下使用较高浓度的原料，减少废液排放，以本工艺制备的聚苯胺具有高的收率，所得聚苯胺相对分子量分布较为集中，合成聚苯胺所用的管式反应器也不用受到传热面积与反应体积的比例的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种多级连续聚苯胺合成工艺
本专利技术属于导电高分子
，涉及一种聚苯胺连续合成工艺。
技术介绍
聚苯胺是一种新型功能高分子材料，俗称导电塑料，是一种特种功能材料，具有塑 料的密度，又具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具有金属和塑料所欠缺的化学和电 化学性能，是荣获诺贝尔奖的化学材料，因其具有独特的化学、电化学和光学性能，在能源、 电磁屏蔽和电致变色等领域有着广阔的前景，相关产业涉及到电子化学品、船舶工业、石油 化工、军用隐身材料等许多方面，成为世界各国争相研究、开发的热门材料。 导电聚合物实现了从绝缘体到半导体，再到导体的变化，是所有物质中跨越幅度 最大的一类，是迄今为止任何材料无法比拟的。经过二十多年的研究，人们逐渐认识到导电 聚合物具有独特的结构和优异的物理化学性能，使它在能源、信息、光电子器件、化学和生 物传感器、电磁屏蔽、隐身技术以及金属腐蚀防护等领域具有广阔的应用前景。2000年10 月，瑞典皇家科学院将2000年的诺贝尔化学奖授予日本筑波大学Shirakawa教授、美国加 利福利亚大学圣巴巴拉分校Heeger教授和美国宾夕法尼亚大学MacDiarmid教授，以奖励 他们成功开发了导电高分子材料，充分表明了科学界对该领域研究的高度重视和鼓励。 聚苯胺的合成有化学氧化聚合法、缩合聚合法和电化学聚合法，化学氧化聚合法 最具有工业化前景，它是在酸性条件下用氧化剂使苯胺单体氧化聚合，苯胺聚合常用的氧 化剂有（NH 4)2S208, K2Cr207, H202, FeCl3等，所得聚苯胺性质基本相同。目前，已知的聚苯胺 合成工艺主要为间歇式反应。国内外生产厂家合成聚苯胺主要用的是化学氧化聚合法，力口 工上则采用后掺杂法。如美国专利5,436, 317提供了一种聚苯胺合成工艺，将苯胺和氧化 物逐渐加入到稀盐酸中，反应生成掺杂的聚苯胺，再用碱中和去掺杂，得到本征态聚苯胺产 品，可以再在本征态聚苯胺中加入适合的酸掺杂而具备一定的导电性，通过选择再掺杂酸 来调节聚苯胺的导电性。 由于聚苯胺的合成属于放热反应，在合成过程中可能造成局部的温度过高，使得 苯胺与氧化剂反应剧烈而出现过度氧化导致聚苯胺断链，从而影响聚苯胺的分子量的分 布，过度氧化还会降低聚苯胺的收率。 HUANG J, KANER R B. (The intrinsic nanofibri 1 lar morphology of polyaniline [J]. Chem Commun, 2006 (4) : 367-376.)提供了一种聚苯胺合成工艺：将苯胺单 体和氧化剂迅速混合，得到聚苯胺纳米纤维。但该方法每次聚合单体浓度不能太高，而且聚 合时产生的大量的反应热无法迅速转移走而难以实现大规模生产。 CN1432033A提供了一种连续聚苯胺合成工艺，采用多个管式反应器并联的工艺， 实现聚苯胺在合成过程中传热表面积与反应体积之比不小于ΙΟπΓ 1，优选20ΠΓ1，从而得到了 尽可能稳定和可控的聚合温度。但是传热表面积与反应体积的比例限制了管式反应器的大 小，在较小内径的反应器中，反应生成的聚苯胺粒子会给整个反应体系的传质带来一定的 影响，甚至出现附着情况的发生。 目前聚苯胺合成中，存在着下列问题：(Li大量的氧化剂与苯胺单体同时加入，不 能迅速混合均匀，导致聚合过程中局部过度氧化造成聚苯胺断链，这就导致了聚苯胺收率 降低；(?)因反应器内反应热量不能及时移走，局部温度过高，而导致聚苯胺分子量分布较 宽。上述两方面的问题直接影响了聚苯胺的性能和收率。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种多级连续聚苯胺合成工艺，使用氧化剂的多级 加入的方法，使得在反应过程中，不会因局部氧化剂过量和局部温度过高而影响聚苯胺的 收率和性能，以提高聚苯胺的收率和产品质量。 本专利技术所述工艺如下：在-2(T50°C的条件下，将苯胺单体、氧化剂和介质酸的水 溶液加入多级串联的管式反应器，生成聚苯胺。 一般地，本专利技术工艺中，反应温度优选-l〇°C?20°C。 所述多级串联的管式反应器串联的级数不小于3级，优选3~6级。 所述各级反应器所加入的氧化剂的总量与苯胺单体的摩尔比值为0. 2~3. 0,优选 0· 1 ?2. 0。 本专利技术中所述的苯胺单体具有以下分子结构：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级连续聚苯胺合成工艺，其特征在于：在‑20~50℃的条件下，将苯胺单体、氧化剂和介质酸的水溶液加入多级串联的管式反应器，生成聚苯胺。

【技术特征摘要】
1. 一种多级连续聚苯胺合成工艺，其特征在于：在-2(T5(TC的条件下，将苯胺单体、氧 化剂和介质酸的水溶液加入多级串联的管式反应器，生成聚苯胺。2. 根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于反应温度-KTC?20°C。3. 根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于所述多级串联的管式反应器串联的级 数不小于3级。4. 根据权利要求3所述的合成工艺，其特征在于所述多级串联的管式反应器串联的级 数为3?6级。5. 根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于各级反应器所加入的氧化剂的总量与 苯胺单体的摩尔比值为〇. 2~3. 0。6. 根据权利要求5所述的合成工艺，其特征在于各级反应器所加入的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永平，吴其建，金汉强，杨爱军，司马维维，周亚苓，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，南化集团研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32