本发明专利技术涉及一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯及其制备方法，所述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，其制备方法包括：在氮气保护下将三氯化铁溶液加入吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应，无需加入酸作为掺杂剂，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。本发明专利技术在聚吡咯的聚合过程中引入了聚离子液体，使得聚吡咯可在DMSO等溶剂中溶解，拓展了聚吡咯的应用领域。
A Soluble Conductive Polypyrrole Doped with Polyionic Liquids and Its Preparation Method
The invention relates to a soluble conductive polypyrrole doped with polyionic liquid and a preparation method thereof. The soluble conductive polypyrrole doped with polyionic liquid is characterized by its preparation method including adding ferric chloride solution into a mixture of pyrrole monomer and polyionic liquid under the protection of nitrogen to react without adding acid as dopant to obtain polyionization. Soluble conductive polypyrrole doped with sub-liquids. The invention introduces polyionic liquids in the process of polypyrrole polymerization, so that polypyrrole can be dissolved in DMSO and other solvents, and expands the application field of polypyrrole.
【技术实现步骤摘要】
一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯及其制备方法
本专利技术涉及一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，具体地说，涉及的是一种可以均匀的分散在多种溶剂中如水、DMSO、DMF、DMAC并具有导电性的聚吡咯的制备方法。
技术介绍
聚吡咯作为一种比较典型的结构型导电高聚物，其分子链中含有π电子云结构能够在制备过程中通过化学掺杂使其分子结构即氧化程度及质子化程度发生改变，形成离域，从而使这种普通的绝缘高分子变成能够导电的高分子材料。而且因为它可以通过不断改进掺杂方式或复合条件，能够获得相对较好的导电性能；本身的分子结构导致其具有非常优异的物理性能，而且结构稳定，对环境较为友好；合成原料易获取，可以通过多种方法合成，操作简便等众多优异性能，吸引了大量的关注。但是，由于聚吡咯的分子链中存在共轭π键，产生强共轭作用致使其刚性和链间的相互作用较强，一般情况下不溶不熔。因此，合成可加工性能更好的聚吡咯是其能够产业化生产和投入实际使用的要点。聚离子液体是一类兼具离子液体和聚合物性质的材料，具有特殊的性能，可应用于众多领域。随着科技、研究的发展，聚离子液体也同样不断地创新发展，在聚合物化学、能源以及材料科学领域吸引了巨大关注。不仅因为其结合了带有大分子结构的离子液体的独特性能，更因为其创造了新的特性与功能。近年来，咪唑型聚离子液体被合成用于分散剂，比如它能够稳定水相中及有机相里的碳纳米管等纳米级材料，如多壁、单壁碳纳米管(MWCNTs、SWCNTs)和石墨烯片层。目前导电聚吡咯的聚合中必须加入酸，如盐酸、苯磺酸等作为掺杂剂，才能获得良好的导电性，未加酸类掺杂剂的聚吡咯不具有导电性；而目前未见到将聚离子液体替代酸作为聚吡咯掺杂剂制备得到导电的可溶性聚吡咯的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无酸掺杂的可溶性的导电聚吡咯及其制备方法，本专利技术通过在聚合过程中加入聚离子液体作为掺杂剂，得到一种可在DMSO等溶剂中具有较好溶解性的聚吡咯；本专利技术制作方法过程与传统方法相比，在无酸掺杂的条件得到具有导电性和可溶性的聚吡咯，拓展了聚吡咯的聚合方法和应用领域。本专利技术的一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，其制备方法包括：在氮气保护下将三氯化铁溶液加入吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。优选地，所述的反应不加入酸或酸溶液作为掺杂剂。优选地，所述的吡咯和聚离子液体的质量比为1:1-4:1。优选地，所述的聚离子液体为PIL-Cl，其结构式为：其中n为10-50。本专利技术还提供了上述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯的制备方法，其特征在于，包括：步骤a：对反应容器进行除水除氧处理；步骤b：向反应容器中加入吡咯单体和水，搅拌得到吡咯单体溶液；步骤c：在水中加入六水合三氯化铁，搅拌，得到三氯化铁溶液；步骤d：使聚离子液体溶解在水中随后加入步骤b的反应容器中，得到吡咯单体和聚离子液体的混合溶液；步骤e：在氮气保护下将步骤c所得的三氯化铁溶液加入步骤b所得的吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应；步骤f：将步骤e中得到的反应产物加入丙酮中，搅拌，固液分离得到沉淀，得到沉淀后真空干燥，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。优选地，所述的步骤b中吡咯溶液的浓度为5-10克/升。优选地，所述的步骤c中三氯化铁溶液的浓度为1-5摩尔/升。优选地，所述的步骤d中的聚离子液体与步骤b中吡咯的质量比为1-1.4:1。优选地，所述的步骤d中混合液的聚离子液体的浓度为20-150克/升。优选地，所述的步骤e中的反应在搅拌下进行，其温度为0-10℃，其反应时间为3-5小时。优选地，所述的步骤f中的丙酮与步骤e中得到的反应产物的体积比为3-5:1。本专利技术的原理是以三氯化铁为氧化剂使吡咯发生聚合反应，在聚合过程中加入聚离子液体PIL-Cl制备得到可溶性的导电聚吡咯。所得聚吡咯的结构组成、复合比、可加工性能、电阻率可以通过核磁共振谱、傅里叶转换红外光谱、热失重分析、溶解性试验、透射电子显微镜、四探针法等测试进行表征。根据本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯，其原料价格低廉，合成简便，反应可控性好。通过在吡咯的聚合过程中加入聚离子液体从而提高它的加工性能，使其能够均匀溶解在DMSO、DMF、DMAC等溶剂中，这对拓宽聚吡咯的应用领域、更大化地开发聚吡咯的应用价值等方面具有重要意义。附图说明图1为本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯的核磁谱图；其中：图a、b、c分别对应实施例1、例2制备的可溶性导电聚吡咯和对比例1的一维核磁氢谱图谱。图2为本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯的红外光谱图；其中：图a、b、c分别对应实施例1、例2制备的可溶性导电聚吡咯和对比例1的红外光谱图。图3为本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯的热失重曲线；其中：a、b、c分别对应实施例1、例2制备的可溶性导电聚吡咯和对比例1的热失重曲线。图4为本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯在DMSO、DMF、DMAC中溶解的照片；其中：a、b、c分别对应对比例1和实施例1、例2制备的可溶性导电聚吡咯在DMSO、DMF、DMAC等溶剂中的溶解情况。图5为本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯的透射电子显微镜照片；其中：a、b分别对应实施例1、例2制备的可溶性导电聚吡咯的透射电子显微镜照片。图6为本专利技术制备的可溶性导电聚吡咯的电导率；其中：a、b、c分别对应实施例1、例2制备的可溶性导电聚吡咯和对比例1的电导率。图7为聚离子液体PIL-Cl的核磁谱图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例中涉及的聚离子液体PIL-Cl，其结构式如式(I)所示，其可采用市售产品，也可按照已知方法合成，如按照公开号为CN105199090B，名称为《适用于非极性溶剂的聚离子液体型酸性指示剂及其制备》的中国专利中记载的方法合成。实施例1一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其原料中吡咯与聚离子液体PIL-Cl的质量比为1：1。上述的聚离子液体PIL-Cl，其结构式如式(I)所示，其中，n为22。按照公开号为CN105199090B，名称为《适用于非极性溶剂的聚离子液体型酸性指示剂及其制备》的中国专利实施例1中记载的方法合成，步骤f中所得沉淀即为聚离子液体PIL-Cl。上述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯的制备方法为：步骤a：对250毫升三口烧瓶进行除水除氧处理，所述的除水除氧处理为：将洁净的250毫升三口烧瓶在90摄氏度下充分烘干3小时，取出冷却至室温，通入氮气；步骤b：在氮气保护下，向三口烧瓶中加入1.01克吡咯以及130毫升去离子水搅拌形成均匀的吡咯溶液；步骤c：在10毫升水中加入9.46克六水合三氯化铁搅拌混合均匀得到三氯化铁溶液，倒入恒压漏斗中；步骤d：在50毫升水中加入1.01克聚离子液体PIL-Cl搅拌使其充分溶解，随后加入步骤b的反应容器中，得到吡咯单体和聚离子液体的混合溶液；步骤e：在氮气保护下将步骤c所得的三氯化铁溶液利用恒压漏斗在搅拌过程中逐滴加入步骤b所得的吡咯单体和聚离子液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，其制备方法包括：在氮气保护下将三氯化铁溶液加入吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应，，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。
【技术特征摘要】
1.一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，其制备方法包括：在氮气保护下将三氯化铁溶液加入吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应，，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。2.如权利要求1所述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，所述的反应不加入酸或酸溶液作为掺杂剂。3.如权利要求1所述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，所述的吡咯和聚离子液体的质量比为1:1-4:1。4.如权利要求1所述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，所述的聚离子液体为PIL-Cl，其结构式为：其中n为10-50。5.权利要求1-3中任一项所述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯的制备方法，其特征在于，包括：步骤a：对反应容器进行除水除氧处理；步骤b：向反应容器中加入吡咯单体和水，搅拌得到吡咯单体溶液；步骤c：在水中加入六水合三氯化铁，搅拌，得到三氯化铁溶液；步骤d：使聚离子液体溶解在水中随后加入步骤b的反应容器中，得到吡咯单体和聚离子液体的混合溶液；步骤e：在氮气保护下将步骤c所得的三氯化铁溶液加入步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏于旻，沈嘉豪，梁源，吴柔腾，汪菁晶，刘洁，张雯雯，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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