苯胺聚合延迟剂制造技术

本发明专利技术提供了一种苯胺聚合延迟剂，其分子结构为具有问位双取代的苯环化合物及其衍生物，本发明专利技术还提供一种可形成聚苯胺的配方，其包括苯胺单体、氧化剂、质子酸、延迟剂和溶剂，上述双取代基可分别为胺基、羟基、巯基或其混合；所述的延迟剂和含有该延迟剂的组合物可以延迟并控制苯胺聚合反应的速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种反应延迟剂，特别是一种应用于苯胺聚合反应中的延迟剂，可以延迟并控制苯胺聚合反应的速率。
技术介绍
公元1862年，Letherbyl利用电化学方法，在苯胺的水溶液中，观察到蓝绿色的粉状物在白金电极上成长，此是最早被合成的导电高分子，但当时并不清楚其性质，故以苯胺黑(Aniline black)称之。1986年，美国宾夕法尼亚州州立大学研究组利用质子酸介质配合氧化剂所聚合的聚苯胺，使其导电度从10-11S/cm增加到10S/cm。1994年，MacDiarmid再提出通过小分子有机酸CSA(Camphorsulfonic acid，樟脑磺酸)的掺杂，可使聚苯胺的导电度提高到200S/cm，该高导电特性的发现使得聚苯胺的应用更受到重视。苯胺在常温下为无色透明液体，沸点为183℃，密度为1.021(g/cm3)，在适当的氧化剂和溶剂下，可以用化学或是电化学的方式聚合成聚苯胺。聚苯胺在空气中拥有相当高的稳定度，而且其具有单体便宜、合成容易、环境安定性高、掺杂简单及结构多变性等优点，可以说是所有导电高分子中用途最广，同时也是第一个被商业化的导电高分子。聚苯胺虽是兼具价格低廉、工艺环保、安定性高等优点的有机导体材料，但其溶解度极差，不易溶于溶剂中，因而加工困难。一般是以单体及氧化剂的混合液直接聚合于基材上的方式聚合制造，但是聚合速率过快，在其应用上造成许多困扰。例如其于电解电容器上的应用，请参考图1A～B，其为上述的于电容器1中的因苯胺聚合速度太快导致披覆率不佳留有孔隙的示意图。电容器的正极为高表面积多孔性结构(请参考图1A)，其介电氧化皮膜微孔11大小约50nm～2um，若以直接聚合于孔隙上的方式聚合制造聚苯胺2，太快的聚合速率(约数分钟即完成聚合)，会使得苯胺单体来不及渗入介电氧化皮膜微孔11中，造成导电高分子披覆率不佳留有孔隙111(请参考图1B)，而影响容量及阻抗特性。因而，开发可控制苯胺聚合速率的技术，此为应用该材料的相关领域所必须克服的主要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可形成聚苯胺的延迟剂及含有该延迟剂的组合物配方，可以延迟并控制苯胺聚合反应的速率，避免产生因反应速度太快导致披覆率不佳的现象。本专利技术提供了一种苯胺聚合延迟剂，其分子结构为具有间位双取代的苯环化合物及其衍生物，所述双取代基可分别为胺基(Amino group，NH2)、羟基(Hydroxyl group，OH)、巯基(Thiol group，SH)或其混合。本专利技术提供一种苯胺聚合延迟剂，通过应用于目前以化学方法合成的苯胺聚合反应中，以达到有效控制苯胺聚合速度、提高苯胺聚合效率的目的。本专利技术还提供了一种可形成聚苯胺的配方，其中包括苯胺单体、氧化剂、质子酸、延迟剂和溶剂，所述延迟剂为分子结构具有间位双取代的苯环及其衍生物，该双取代基可分别为胺基、羟基、巯基或其混合；所述苯胺单体包括苯胺及其衍生物；所述氧化剂选自过硫酸盐、正三价铁盐、过氧化氢或其混合所组成的族群之一；所述质子酸选自无机酸、有机酸或其混合所组成的族群之一；所述溶剂选自水、醇类(alcohols)、酮类(ketones)或上述溶剂的混合所组成的族群之一。上述的延迟剂优选为本文所述的苯胺聚合延迟剂，其可由复数种具间位双取代的苯环化合物或其衍生物所组成。综上所述，本专利技术所提供的具有间位双取代的苯环化合物及其衍生物，可用于苯胺聚合聚合反应中作为反应延迟剂，通过有效控制苯胺聚合反应速率及提高聚合完成的苯胺导电度，并可使聚苯胺的应用更加广泛及便利。附图说明图1A～B电容器孔隙中的苯胺聚合反应因速度太快导致披覆率不佳留有孔隙的示意图。图2本专利技术所提供的苯胺聚合延迟剂基本结构示意图。图3A本专利技术的优选实施例的实验结果。图3B本专利技术的优选实施例对苯胺聚合速率的影响。图4本专利技术数种实施例添加于苯胺聚合反应实验结果。附图标号11——介电氧化皮膜微孔111——孔隙R1——取代官能基 R2——取代官能基A——曲线A，代表第一对照组B——曲线B，代表实施例1C——曲线C，代表实施例2 D——曲线D，代表实施例具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术，但不限定本专利技术的实施范围。本专利技术提供的苯胺聚合延迟剂，其分子结构为具有间位双取代的苯环化合物及其衍生物。请参考图2，为本专利技术的苯胺聚合延迟剂基本结构示意图，图2中的化合物具有间位的双取代基R1及R2，其中R1及R2可分别为胺基(Amino group，NH2)、羟基(Hydroxyl group，OH)、巯基(Thiol group，SH)或其混合。将本专利技术的苯胺聚合延迟剂应用于化学合成方法的苯胺聚合反应中，并不限定其使用种类的数目，可以是上述的具间位双取代基的一种延迟剂或是多种延迟剂的混合。本专利技术还提供了一种可形成聚苯胺的配方，其包括苯胺单体、氧化剂、质子酸、延迟剂、及溶剂，其中延迟剂的分子结构为具有间位双取代的苯环及其衍生物，双取代基可分别为胺基、羟基或巯基或其混合。其中上述苯胺单体包括苯胺及其衍生物；氧化剂选自过硫酸盐(如过硫酸铵(Ammonium persulfate)、过硫酸钠(sodium persulfate)、过硫酸钾(potassium persulfate)等)、正三价铁盐(Fe3+)、过氧化氢(Hydrogen peroxide)或其混合所组成的族群之一；质子酸选自无机酸(如盐酸、硫酸、过氯酸等)、有机酸(如苯甲酸(benzoic acid)、甲苯磺酸(toluenesulfonic acid)、樟脑磺酸(Camphorsulfonic acid)、烷基苯磺酸(alkyl benzenesulfonic acid)等)或其混合所族成的族群之一；至于溶剂则视聚苯胺应用场合而定，可以是水、醇类(alcohols)、酮类(ketones)或上述溶剂的混合。上述可形成聚苯胺的配方，其中延迟剂可由复数种具间位双取代的苯环化合物或其衍生物所组成，并不限定其种类数目，并且可依据欲控制的反应所需时间及导电度选择不同种类的延迟剂。请参考图3A～B，为本专利技术优选实施例实验结果的说明图，选用R1＝NH2，R2＝OH的双官能基苯环化合物3-氨基苯酚(3-aminophenol，胺基苯酚)作为苯胺聚合的延迟剂，在改变延迟剂/苯胺比例(0.5％～2％)三组实施例的情况下比较苯胺聚合所需时间及导电度的变化。另外，实验中也使用了两组对照组以与本专利技术相比较，第一组为苯胺聚合过程中不加入延迟剂，第二组使用已有的延迟剂硝基苯(nitrobezene)于苯胺聚合反应过程。请参考图3A，为上述五种条件下量测苯胺聚合反应的时间，及将聚合完成的苯胺压制成锭后以四点探针量测其导电度所整理出结果。由表中可看出，延迟剂的加入的确可延迟苯胺聚合所需时间，而延迟剂硝基苯(nitrobezene)只稍微延迟了聚合时间且使得导电度较没加延迟剂的条件要差；相较于硝基苯(nitrobezene)，3-氨基苯酚(3-aminophenol)则只需要相对少的数量(延迟剂/苯胺比例＝0.5％)即可延长苯胺聚合时间五分钟以上，且不会造成导电度的下降，同时，当3-氨基苯酚(3-aminophenol)/苯胺比例提高时，不仅苯胺聚合反应时间更有效延长，其成品的导电度反较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯胺聚合延迟剂，其分子结构为具有间位双取代的苯环化合物及其衍生物，所述的双取代基可分别为胺基、羟基、巯基或其混合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾文男，蔡丽端，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]