一种制备聚苯胺的方法技术

本发明专利技术公开了一种大规模制备聚苯胺的方法包括以下步骤：将苯胺溶解于有机溶剂中，形成溶液A；将氧化剂溶解于一定浓度C的水中，形成溶液B；将溶液A和溶液B按一定比例快速混合；一定温度下，分散并聚合一定时间后，过滤，将滤渣清洗干净，并干燥。本发明专利技术的制备方法离子界面聚合法，兼顾苯胺在有机溶剂中的高浓度和氧化剂在水系中高浓度的特点，同时有别于传统界面聚合，因溶解苯胺的有机溶剂与水可混溶，形成均匀相，可在离子层面上实现苯胺的氧化聚合，反应速度快，产量大，同一反应器可实现高于常规聚苯胺生产几倍几十倍产量，具有有效降低聚苯胺合成成本，促进聚苯胺在超级电容器、电磁屏蔽、防腐、透明电极等领域广泛应用的优点。

Method for preparing polyaniline

The invention discloses a method for large-scale preparation of polyaniline comprises the following steps: adding aniline dissolved in organic solvent to form a solution of A; the water oxidizing agent dissolved in a certain concentration of C, the formation of solution B; the solutions A and B according to a certain proportion of rapid mixing; under certain temperature, dispersion and polymerization time after filtration, the filter residue is clean and dry. The preparation method of ion interfacial polymerization method of the invention, taking into account the characteristics of high concentration and oxidation in organic solvents aniline agent in high concentration in the water, and is different from the traditional interfacial polymerization for organic solvent and water dissolved aniline miscible, form a homogeneous phase, the oxidation of aniline can be realized in the ion level polymerization, fast reaction speed, high yield, the same reactor can achieve higher than conventional polyaniline production several times with yield, effectively reduce the cost and promote the advantages of polyaniline, polyaniline is widely used in super capacitors, electromagnetic shielding, antisepsis, transparent electrode etc..

【技术实现步骤摘要】
一种制备聚苯胺的方法
本专利技术涉及高分子材料、新型材料、储能材料、电磁屏蔽、防腐等领域，尤其涉及一种大规模制备聚苯胺的方法。
技术介绍
聚苯胺是一种高分子材料，其主链上含有交替的苯环和氮原子，原料易得，可调节的导电性和潜在的溶液、熔融加工的可能性和良好的环境稳定性，在许多高新
得到应用，如以导电聚苯胺为基础材料，用于金属防腐涂料、可充电电池、超级电容器，聚合物电容器，导电涂料和导电膜、电磁屏蔽、抗静电保护、电致发光及变色材料、太阳能电池、传感器、电化学和催化材料、隐身技术等领域已取得重要进展。纳米聚苯胺材料成为导电聚合物材料的一个重要研究方向，与体相聚苯胺相比，纳米聚苯胺集导电可调性与纳米材料功能性于一体，具有比表面大、在水中易分散、成膜性好、易于与其他纳米颗粒复合等特点，不仅提高了体相聚苯胺的加工性能，而且拓展了苯胺的应用领域。目前，聚苯胺的方法主要有为化学氧化法和电化学合成两类。电化学法易于形成薄膜化，但能耗高，对电解质要求高，只适用于小批量生产，难以规模化。化学氧化法分为快速混合法、稀溶液聚合法、乳液聚合法、界面聚合法等。其中，《一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法》（CN101302292B）、《聚苯胺纳米纤维的乳液聚合物及制备方法》（CN102050947B）、《易溶高浓度聚苯胺溶液的制备方法》（CN1084757C）、《一种多孔三维结构的掺杂聚苯胺纳米纤维材料及制备方法和应用》（CN104264267A）中，主要为乳化聚合或模板聚合法，此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容易造成环境污染，（3）生产陈本高。《一种聚苯胺的制备方法》（CN103539943B）、《一种超级电容器用聚苯胺纳米纤维电极材料的制备方法》（CN101710541B）、《一种制备聚苯胺纳米线的方法》（CN10526367C）中，主要为界面聚合法。界面聚合法能有效抑制聚苯胺的二次生长，合成的中间氧化态绿色翠绿亚胺能不断溶于水相中，使得界面处连续进行聚合反应，避免了团聚现象发生。但此类方法苯胺浓度、氧化剂浓度一般较低，很难实现较大的产量，增加成本。快速混合聚合法，反应速度快，操作简单，易于规模生产，但此方法基本采用水系反应体系，苯胺在水中溶解度仅为36g/L（20℃），限制了其产量。《一种聚苯胺纳米片层结构的制备方法》（CN101302292B）和《一种聚苯胺纳米棒的制备方法》（CN101302293A）采用了均相体系，即有机相采用了与水混溶的溶剂，客观上拓展了界面聚合的应用领域。但其采用席夫碱种子或脂溶性视黄醇模板，均增加了操作的复杂性及界面聚合的低浓度，不利于规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上的不足，提供一种可规模化生产、低成本，易实现的制备聚苯胺的方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种制备聚苯胺的方法，包括以下步骤：（1）将苯胺溶解于有机溶剂中，形成溶液A，（2）将氧化剂溶解于浓度为0-5mol/L溶液C中，形成溶液B；溶液C为盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸，草酸，柠檬酸，硼酸，含乙氧基基团的磷酸酯，含乙氧基基团的磺酸酯中的一种或几种的混合液；（3）将溶液A和溶液B按按照苯胺和氧化剂的摩尔比0.1-10快速混合；（4）分散并聚合后，过滤，将滤渣清洗干净，并干燥。本专利技术的进一步改进在于：其步骤（1）中的有机溶剂为可与水混溶的有机溶剂中的一种或几种，所述有机溶剂为：乙醇、丙酮、乙醚、乙二醇、甲醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、丁砜、二氧六环、羟基丙酸、乙胺、甘油、二甘醇二甲醚或1，3二氧杂环戊烷。本专利技术的进一步改进在于：步骤（1）中的溶液A中苯胺浓度为0.01-10mol/L。本专利技术的进一步改进在于：步骤（2）中氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、铁氰化钾、氯化铜、重铬酸钾、高锰酸钾、三氯化铁、硝酸银、双氧水和空气中的一种或几种。本专利技术的进一步改进在于：步骤（4）反应温度为-10-80℃。本专利技术的进一步改进在于：步骤（4）中聚合时间为1-300分钟。本专利技术的进一步改进在于：步骤（4）分散方式为机械搅拌，磁力搅拌，超声波分散中的一种或几种，其中，机械搅拌转速为>=200r/min。本专利技术的进一步改进在于：步骤（4）过滤方式为普通过滤，抽滤，离心过滤方式中的一种或几种。本专利技术的进一步改进在于：步骤（4）清洗介质为去离子水、乙醇和丙酮的一种或几种，后去离子水清洗至接近中性或中性。本专利技术的进一步改进在于：其步骤（4）干燥鼓风干燥或真空干燥，干燥温度为50-120℃。本专利技术具有以下优点：苯胺溶解于有机溶剂中，最大限度的提高苯胺的含量，增大单位体积产量。同时，采用的有机溶剂能与水混溶，在混溶界面上，发生聚合反应，实现离子层面的聚合，可规模化生产、低成本，易实现。附图说明图1是本方法所得棒状聚苯胺的SEM图片；图2是本方法所得纤维状聚苯胺的SEM图片；图3是本方法所得颗粒状聚苯胺的SEM图片；具体实施方式：为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本专利技术对各种可能的组合方式不再另行说明。以下实施实例旨在说明本专利技术，而不是对本专利技术的进一步限定，本专利技术可以按
技术实现思路
所述的任一方式实施。实施例1将苯胺溶解于乙醇中，形成1mol/L溶液A；将过硫酸铵溶解于1mol/L盐酸中，形成溶液B；将溶液B按苯胺/过硫酸铵=1/2快速倒入1L溶液A中，5℃下，400r/min机械搅拌30min后，抽滤，将滤渣用乙醇清洗至无色后，用去离子水洗至中性或接近中性，于80℃下真空干燥24h，后取出，放入干燥器中，得92g纤维状聚苯胺。实施例2将苯胺溶解于丙酮中，形成2mol/L溶液A；将过硫酸铵溶解于1mol/L硫酸中，形成溶液B；将溶液B按苯胺/过硫酸铵=1/4快速倒入1L溶液A中，5℃下，400r/min机械搅拌30min后，抽滤，将滤渣用乙醇清洗至无色后，用去离子水洗至中性或接近中性，于80℃下真空干燥24h，后取出，放入干燥器中，得185g颗粒状聚苯胺。实施例3将苯胺溶解于乙二醇中，形成0.5mol/L溶液A；将双氧水溶解于0.5mol/L盐酸中，形成溶液B；将溶液B按苯胺/双氧水=1/1快速倒入1L溶液A中，5℃下，超声60min后，抽滤，将滤渣用丙酮清洗至无色后，用去离子水洗至中性或接近中性，于95℃下真空干燥8h，后取出，放入干燥器中，得41.3g棒状聚苯胺。实施例4将苯胺溶解于乙醚中，形成0.1mol/L溶液A；将铁氰化钾溶解于0.5mol/L柠檬酸中，形成溶液B；将溶液B按苯胺/铁氰化钾=2/1快速倒入1L溶液A中，25℃下，800r/min机械搅拌60min后，抽滤，将滤渣用乙醇清洗至无色后，用去离子水洗至中性或接近中性，于80℃下鼓风干燥12h，后取出，放入干燥器中，得8.5g纤维状聚苯胺。实施例5将苯胺溶解于乙二醇中，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚苯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将苯胺溶解于有机溶剂中，形成溶液A，（2）将氧化剂溶解于浓度为0‑5 mol/L溶液C中，形成溶液B；溶液C为盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸，草酸，柠檬酸，硼酸，含乙氧基基团的磷酸酯，含乙氧基基团的磺酸酯中的一种或几种的混合液；（3）将溶液A和溶液B按按照苯胺和氧化剂的摩尔比0.1‑10快速混合；（4）分散并聚合后，过滤，将滤渣清洗干净，并干燥。

【技术特征摘要】
1.一种制备聚苯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将苯胺溶解于有机溶剂中，形成溶液A，（2）将氧化剂溶解于浓度为0-5mol/L溶液C中，形成溶液B；溶液C为盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸，草酸，柠檬酸，硼酸，含乙氧基基团的磷酸酯，含乙氧基基团的磺酸酯中的一种或几种的混合液；（3）将溶液A和溶液B按按照苯胺和氧化剂的摩尔比0.1-10快速混合；（4）分散并聚合后，过滤，将滤渣清洗干净，并干燥。2.根据权利要求1所述的一种制备聚苯胺的方法，其特征在于其步骤（1）中的有机溶剂为可与水混溶的有机溶剂中的一种或几种，所述有机溶剂为：乙醇、丙酮、乙醚、乙二醇、甲醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、丁砜、二氧六环、羟基丙酸、乙胺、甘油、二甘醇二甲醚或1，3二氧杂环戊烷。3.根据权利要求1所述的一种制备聚苯胺的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的溶液A中苯胺浓度为0.01-10mol/L。4.根据权利要求1所述的一种制备聚苯胺的方法，其特征在于：所述步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志华，张清香，
申请(专利权)人：南通绿业中试技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32