一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法，本发明专利技术以单体、氧化石墨烯的酰胺水溶液为聚合反应的溶剂，将氧化石墨烯也参与到噻吩的聚合反应中，有效的改善了氧化石墨烯与聚噻吩的相容性，有效的降低了团聚，促进了成品的稳定性强度。

Preparation method of polythiophene graphene composite electromagnetic material

The invention discloses a method for preparing polythiophene graphene composite magnetic material, the invention to amide monomers, aqueous solution of graphene oxide as polymerization solvent, graphene oxide was also involved in the polymerization of thiophene, effectively improve the graphene oxide and polythiophene compatibility. Reduce the reunion, promote the stability of the strength of the finished product.

【技术实现步骤摘要】
一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法。
技术介绍
导电高分子是一类含有共轭结构的高分子，通过化学、电化学或离子等方式掺杂可以使聚合物的电导率水平从绝缘级别达到金属级别，在电容器、能源、金属防腐和生物传感器方面具有良好的应用前景；聚噻吩因其良好的光学、电学和环境稳定性，受到科研工作者的重视。其与无机纳米材料复合形成有机无机纳米复合材料，不仅由于无机物的引入改善其原有性能，而且因纳米效应及聚噻吩与无机物之间的协同作用，使得复合材料的性能优于单一组分性能的简单加和；聚噻吩及其衍生物具有热稳定性好、易于制备、掺杂后电导率高以及易脱掺杂的特性，因此广泛应用于电导体、光电材料、电磁屏蔽材料、微波吸收材料等诸多领域。但是未取代的噻吩的不溶解和不易加工的性能在一定程度上限制了其应用；未取代的噻吩与无机材料的复合少有报道，都是些在有机溶剂（氯仿）中或噻吩直接和蒙脱土在噻吩沸点进行复合；未取代的聚噻吩因其在水中溶解性不好，通常在氯仿等有机溶剂中或者通过电化学聚合。噻吩在氯仿溶剂中聚合时，最后往往需要把氯仿蒸发掉，或者通过其他途径处理掉，这增加了反应的时间和成本，不利于工业化；而通过电化学聚合时，需要寻求合适的溶剂（且量较大），而且可变因素太多，得到聚噻吩质量难以保证，工业化也受到限制；具有优异导电性的石墨烯可作为制备聚合物导电纳米复合材料的髙效填料。复合材料的电导率随着石墨烯添加呈的增加而增大，并出现渗透阈值现象，说明石墨烯导电网络的形成，石墨烯的髙电导率及髙长径比，使其成为获得低渗透阈值的理想填料。该复合导电材料可应用于抗静电涂料、电磁干扰屏蔽材料、静电耗散材料、金属防腐涂层等；结构完整的石墨烯由稳定的苯六元环组成，其表面呈惰性，与聚合物之间的相互作用力较小，而石墨烯片层间存在较强的范德华力，易发生聚集，很难在聚合物基体中均匀的分散，这严重影响了石墨烯在聚合物改性中的研究与应用。本专利技术的目的就是为了改善石墨烯在聚合物中的分散性及与聚合物之间的界面结合力，对石墨烯进行功能化改性及表面修饰，以改善其在聚合物基体中的分散性，同时赋予复合材料更高的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了改善石墨烯在聚合物中的分散性及与聚合物之间的界面结合力，对石墨烯进行功能化改性及表面修饰，以改善其在聚合物基体中的分散性，同时赋予复合材料更高的性能，提供一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取60-70重量份的噻吩，加入到其重量6-9倍的氯仿中，搅拌均匀，加入3-4重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升高温度为45-50℃，超声1-2小时，蒸馏除去氯仿，得氨基化单体；（2）取100-110重量份的石墨烯，加入到其重量30-40倍的、96-98%硫酸溶液中，搅拌均匀，加入75-80重量份的高锰酸钾，在25-30℃下搅拌16-20小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到其重量10-13倍的去离子水中，超声2-3分钟，加入氨基化单体、3-4重量份的聚乙烯吡咯烷酮，升高温度为50-60℃，加入6-9重量份的油酸，保温搅拌40-50分钟，得酰胺化单体石墨烯溶液；（3）取2-4重量份的丙烯酰胺，加入到其重量20-30倍的去离子水中，加入18-20重量份的六水三氯化铁，搅拌均匀，得六水三氯化铁的酰胺溶液；（4）取酰胺化单体石墨烯溶液，送入到反应釜中，加入上述六水三氯化铁的酰胺溶液，通入氮气，在10-15℃下保温搅拌10-15小时，滴加氨水溶液，调节pH为9-10，搅拌反应120-150分钟，依次加入3-4重量份的无水乙醇、2-3重量份的无水氯化钙，升高温度为65-70℃，搅拌10-15分钟，控制真空度为0.1MPa，调节反应釜温度为160-170℃，保温反应6-7小时，出料，过滤，将沉淀用去离子水与无水乙醇洗涤，真空60-65℃下干燥，即得所述聚噻吩石墨烯复合电磁材料。所述的氨水溶液的浓度为10-12%。本专利技术的优点：本专利技术首先将噻吩通过氨基硅烷处理，然后与氧化石墨烯共混，加入油酸，通过油酸与氨基硅烷的酰胺化反应，得到酰胺化的单体石墨烯溶液，然后将其与铁盐的酰胺水溶液共混，以铁盐为氧化剂将噻吩单体聚合，再通过滴加氨水将铁盐沉淀、水热处理，得到石墨烯磁性聚噻吩复合材料；本专利技术将噻吩通过酰胺化改性，在改性的过程中引入氧化石墨烯，有效的提高了氧化石墨烯在噻吩酰胺水溶液中的分散性，然后将六水三氯化铁先作为氧化剂参与到噻吩的聚合反应中，然后再作为磁性四氧化三铁的前驱体，实现了工艺生产的连续化，缩短了工艺流程，降低了生产成本；本专利技术以单体、氧化石墨烯的酰胺水溶液为聚合反应的溶剂，将氧化石墨烯也参与到噻吩的聚合反应中，有效的改善了氧化石墨烯与聚噻吩的相容性，有效的降低了团聚，促进了成品的稳定性强度；本专利技术将聚噻吩与其他有机和无机材料复合后，不仅可以提高聚噻吩的电子导电性能，同时可以展现出很多新的性能，可以应用于电导体、光电材料、电磁屏蔽材料、微波吸收材料等诸多领域；本专利技术改变了传统以氯仿为溶剂进行噻吩的聚合反应，而采用水为溶剂，不仅免去了后续的处理有机溶剂的繁琐步骤，同时节约了时间，降低了生产成本，同时以去离子水为反应溶剂，安全环保性好，有利于工业化生产。具体实施方式实施例1一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取70重量份的噻吩，加入到其重量9倍的氯仿中，搅拌均匀，加入4重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升高温度为50℃，超声2小时，蒸馏除去氯仿，得氨基化单体；（2）取110重量份的石墨烯，加入到其重量40倍的、98%硫酸溶液中，搅拌均匀，加入80重量份的高锰酸钾，在30℃下搅拌20小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到其重量13倍的去离子水中，超声3分钟，加入氨基化单体、4重量份的聚乙烯吡咯烷酮，升高温度为60℃，加入9重量份的油酸，保温搅拌40-50分钟，得酰胺化单体石墨烯溶液；（3）取4重量份的丙烯酰胺，加入到其重量30倍的去离子水中，加入20重量份的六水三氯化铁，搅拌均匀，得六水三氯化铁的酰胺溶液；（4）取酰胺化单体石墨烯溶液，送入到反应釜中，加入上述六水三氯化铁的酰胺溶液，通入氮气，在15℃下保温搅拌15小时，滴加氨水溶液，调节pH10，搅拌反应150分钟，依次加入4重量份的无水乙醇、3重量份的无水氯化钙，升高温度为70℃，搅拌15分钟，控制真空度为0.1MPa，调节反应釜温度为170℃，保温反应7小时，出料，过滤，将沉淀用去离子水与无水乙醇洗涤，真空65℃下干燥，即得所述聚噻吩石墨烯复合电磁材料。所述的氨水溶液的浓度为12%。实施例2一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取60重量份的噻吩，加入到其重量6倍的氯仿中，搅拌均匀，加入3重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升高温度为45℃，超声1小时，蒸馏除去氯仿，得氨基化单体；（2）取100重量份的石墨烯，加入到其重量30倍的、96%硫酸溶液中，搅拌均匀，加入75重量份的高锰酸钾，在25℃下搅拌16小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到其重量10倍的去离子水中，超声2分钟，加入氨基化单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）取60‑70重量份的噻吩，加入到其重量6‑9倍的氯仿中，搅拌均匀，加入3‑4重量份的3‑氨基丙基三乙氧基硅烷，升高温度为45‑50℃，超声1‑2小时，蒸馏除去氯仿，得氨基化单体；（2）取100‑110重量份的石墨烯，加入到其重量30‑40倍的、96‑98%硫酸溶液中，搅拌均匀，加入75‑80重量份的高锰酸钾，在25‑30℃下搅拌16‑20小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到其重量10‑13倍的去离子水中，超声2‑3分钟，加入氨基化单体、3‑4重量份的聚乙烯吡咯烷酮，升高温度为50‑60℃，加入6‑9重量份的油酸，保温搅拌40‑50分钟，得酰胺化单体石墨烯溶液；（3）取2‑4重量份的丙烯酰胺，加入到其重量20‑30倍的去离子水中，加入18‑20重量份的六水三氯化铁，搅拌均匀，得六水三氯化铁的酰胺溶液；（4）取酰胺化单体石墨烯溶液，送入到反应釜中，加入上述六水三氯化铁的酰胺溶液，通入氮气，在10‑15℃下保温搅拌10‑15小时，滴加氨水溶液，调节pH为9‑10，搅拌反应120‑150分钟，依次加入3‑4重量份的无水乙醇、2‑3重量份的无水氯化钙，升高温度为65‑70℃，搅拌10‑15分钟，控制真空度为0.1MPa，调节反应釜温度为160‑170℃，保温反应6‑7小时，出料，过滤，将沉淀用去离子水与无水乙醇洗涤，真空60‑65℃下干燥，即得所述聚噻吩石墨烯复合电磁材料。...

【技术特征摘要】
1.一种聚噻吩石墨烯复合电磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）取60-70重量份的噻吩，加入到其重量6-9倍的氯仿中，搅拌均匀，加入3-4重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升高温度为45-50℃，超声1-2小时，蒸馏除去氯仿，得氨基化单体；（2）取100-110重量份的石墨烯，加入到其重量30-40倍的、96-98%硫酸溶液中，搅拌均匀，加入75-80重量份的高锰酸钾，在25-30℃下搅拌16-20小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到其重量10-13倍的去离子水中，超声2-3分钟，加入氨基化单体、3-4重量份的聚乙烯吡咯烷酮，升高温度为50-60℃，加入6-9重量份的油酸，保温搅拌40-50分钟，得酰胺化单体石墨烯溶液；（3）取2-4重量份的丙烯酰胺，加入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，
申请(专利权)人：赵阳，
类型：发明
国别省市：安徽,34