提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高聚苯胺／无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法，首先制得质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料滤饼，然后对所得滤饼进行共沸蒸馏处理，把滤饼中的水分除去，同时将质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料转移到有机相中，本发明专利技术通过共沸蒸馏脱水兼相转移过程方便地制得的分散性优异的质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料有机分散液，减轻了复合材料的团聚现象，提高了复合材料在有机相中的分散性，提高了纳米导电复合材料的导电热稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米导电复合材料领域，具体涉及一种提高聚苯胺/无机纳米导电复合材 料导电热稳定性的方法。
技术介绍
聚苯胺具有独特的性能和特点，如结构多样化、环境稳定性好、合成简单、原料廉价 易得、掺杂机制独特、导电性能优异以及氧化还原特性可逆等，被认为是最有实际应用前 景的导电聚合物之一。但是，聚苯胺的加工性能不良、导电热稳定性不佳，限制了其应用。 特别是较差的导电热稳定性，阻碍了聚苯胺在长时性应用领域和涉及高温处理与高温应用 领域的推广，如导电涂料、太阳能电池、导电塑料，甚至是经高温焊接处理的相关电子产 品和光电产品。为提高聚苯胺的导电热稳定性，公开号为CN 1962972A的专利申请提出 一种导电聚苯胺纳米纤维的制备方法将本征态聚苯胺纳米纤维与长链有机质子酸置 于醇类溶剂中通过热掺杂反应制得聚苯胺纳米纤维。该专利申请中长链有机质子酸掺杂量 过大，大量的长链有机质子酸会在聚苯胺链间形成较大的空间位阻，使得聚苯胺导电性能 较差，另外，以现有的界面聚合技术和聚苯胺脱掺杂技术为基础，总体工艺繁杂，生产成 本较高。 .近些年，由于导电高分子纳米复合材料具有光、电、磁以及光、电、磁之间相互转换 的功能，从而迅速发展为纳米复合材料的一个重要研究方向，已知聚苯胺与无机纳米材料 的复合可改善聚苯胺的加工性能，但聚苯胺/无机纳米导电复合材料的导电热稳定性仍然 不佳，目前未见如何提高该复合材料导电热稳定性的方法的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定 性的方法，同时可以减轻聚苯胺/无机纳米导电复合材料粉体团聚现象。实现本专利技术的技术方案是首先制得质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料滤饼， 然后对所得滤饼进行共沸蒸馏处理，把滤饼中的水分除去，同时将质子酸掺杂聚苯胺/无 机纳米导电复合材料转移到有机相中；具体工艺步骤如下1)质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料滤饼的制备采用原位氧化聚合的方法制备质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料，将所得的纳米导电复合材料浆体过滤， 并反复用去离子水洗涤，当滤液呈无色时，过滤结束，制得滤饼。2) 共沸蒸馏脱水兼相转移将有机溶剂和质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料 滤饼混合，搅拌并连续加热混合物，通过冷凝器将加热产生的混合蒸汽冷凝，冷凝液进入 分液器，通过分液器把冷凝液中的有机溶剂和水分离，水排出系统，而有机溶剂回流到反 应体系。当分液器中的冷凝液不出现分层时，停止回流，回收有机溶剂；当蒸汽温度升至 非极性有机溶剂的沸点时，脱水兼相转移过程结束。3) 有机溶剂热处理将分散在机溶剂中的质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料 在沸腾状态下热处理0.5-6h。4) 后处理停止加热，冷却，得到质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料的有机 溶剂分散液。或继续加热将有机溶剂冷凝回收，残留物经粉碎得到经有机溶剂共沸蒸馏脱 水和相转移处理的质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料粉体。步骤1)中的聚苯胺/无机纳米导电复合材料所用掺杂的质子酸为有机酸及有机酸与无 机酸所组成的混酸，有机酸为对甲基苯磺酸、樟脑磺酸、磺基水杨酸、十二烷基苯磺酸、 十六烷基苯磺酸、磷酸二辛酯、磷酸十二烷基酯、聚苯乙烯磺酸、萘磺酸和二壬基萘磺酸 中的一种或几种，无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸和磷酸中的一种。步骤1中的原位氧化聚合方法是将质子酸、苯胺与无机纳米粒子水分散液均匀混合，不断搅拌，在0 5(TC下加入过硫酸铵水溶液引发聚合0.5 12h。其中，无机纳米粒子水分 散液中无机粉体与水的质量比为0.03 1:1，无机粉体与苯胺的质量比为1.25~5:1，有机 酸掺杂时有机酸与苯胺的摩尔比为0.37~1.10:1，混酸掺杂时有机酸与苯胺的摩尔比为-0.15~0.76:1、无机酸与苯胺的摩尔比为0.78~7.75:1，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为 0.5~2.0:1。无机粉体为氧化物粉体和黏土矿物粉体。氧化物粉体选自氧化钛、氧化硅、氧化铝、 氧化锌、氧化铈、氧化锆、氧化锡、氧化铁、氧化锰、氧化钒、氧化镍、氧化钼、氧化钨 中的一种。黏土矿物粉体选自凹凸棒土、蒙脱土、高岭土、硅藻土、硅灰石、云母、水滑 石、伊利石、海泡石、蛭石、沸石、滑石、叶蜡石中的一种。步骤2)中的有机溶剂是二甲苯、甲苯、苯、正丁醇、异丁醇、正戊醇和异戊醇中的 一种。本专利技术制备的质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料具有以下优点 1 )本专利技术采用共沸蒸镏脱水兼相转移过程对质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料进行处理，明显提高了纳米导电复合材料的导电热稳定性。2) 通过共沸蒸馏脱水兼相转移过程减轻了质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料 的团聚现象，提高了纳米导电复合材料在有机相中的分散性。3) 通过共沸蒸馏脱水兼相转移过程可以方便地制得的分散性优异的质子酸掺杂聚苯 胺/无机纳米导电复合材料有机分散液。具体实施例方式本专利技术首先采用原位氧化聚合的方法制备质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材 料，具体是将有机酸及有机酸与无机酸所组成的混酸的质子酸、聚苯胺与无机纳米粒子水 分散液均匀混合，不断搅拌，在0 5(TC下加入过硫酸铵水溶液引发聚合0.5 12h。将所得 的纳米导电复合材料浆体过滤，并反复用去离子水洗涤，当滤液呈无色时，过滤结束，制 得滤饼。无机纳米粒子水分散液中无机粉体与水的质量比为0.03 1:1，无机粉体与苯胺 的质量比为1.25 5:1，有机酸掺杂时有机酸与苯胺的摩尔比为0.37~1.10:1，混酸掺杂 时有机酸与苯胺的摩尔比为0.15 0.76:1、无机酸与苯胺的摩尔比为0.78-7.75:1，过硫 酸铵与苯胺的摩尔比为0.5~2.0:1。上述的有机酸为甲基苯磺酸、樟脑磺酸、磺基水杨酸、 十二烷基苯磺酸、十六垸基苯磺酸、磷酸二辛酯、磷酸十二垸基酯、聚苯乙烯磺酸、萘磺 酸和二壬基萘磺酸中的一种或几种；所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸和磷酸中的 一种。上述的无机粉体为氧化物粉体和黏土矿物粉体，其中的氧化物粉体为氧化钕、氧化 硅、氧化铝、氧化锌、氧化铈、氧化锆、氧化锡、氧化铁、氧化锰、氧化钒、氧化镍、氧 化钼、氧化钨中的一种。其中的黏土矿物粉体为凹凸棒土、蒙脱土、高岭土、硅藻土、硅 灰石、云母、水滑石、伊利石、海泡石、蛭石、沸石、滑石、叶蜡石中的一种。然后，将有机溶剂和质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料滤饼混合，有机溶剂 的特点是可以与水形成最低恒沸物，有机溶剂具体涉及二甲苯、甲苯、苯、正丁醇、异丁 醇、正戊醇和异戊醇中的一种；将混合液搅拌并连续加热混合物，通过冷凝器将加热产生 的混合蒸汽冷凝，冷凝液进入分液器，通过分液器把冷凝液中的有机溶剂和水分离，水排 出系统，而有机溶剂回流到反应体系。当分液器中的冷凝液不出现分层时，停止回流，回 收有机溶剂；当蒸汽温度升至非极性有机溶剂的沸点时，脱水兼相转移过程结束，并将有 机溶剂重新回流到反应体系，对滤饼进行共沸蒸馏处理，把滤饼中的水分除去。再将分散 在机溶剂中的质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料在沸腾状态下热处理0.5-6h。最后，停止加热，冷却，得到质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料的有机溶剂分散液。或继续加热将有机溶剂冷凝回收，残留物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高聚苯胺／无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法，其特征是：首先制得质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料滤饼，然后对所得滤饼进行共沸蒸馏处理，把滤饼中的水分除去，同时将质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料转移到有机相中，具体工艺步骤如下：　１）质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米复合材料滤饼的制备：采用原位氧化聚合的方法制备质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料，将所得的纳米导电复合材料浆体过滤，并反复用去离子水洗涤，当滤液呈无色时，过滤结束，制得滤饼；　２）共沸蒸馏脱水兼相转移：将有机溶剂和质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料滤饼混合，搅拌并连续加热混合物，通过冷凝器将加热产生的混合蒸汽冷凝，冷凝液进入分液器，通过分液器把冷凝液中的有机溶剂和水分离，水排出系统，有机溶剂回流到反应体系；当分液器中的冷凝液不出现分层时，停止回流，回收有机溶剂；当蒸汽温度升至非极性有机溶剂的沸点时，脱水兼相转移过程结束；　３）有机溶剂热处理：将分散在机溶剂中的质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料在沸腾状态下热处理０．５－６ｈ；　４）后处理：停止加热，冷却，得到质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料的有机溶剂分散液，或继续加热将有机溶剂冷凝回收，残留物经粉碎得到经有机溶剂共沸蒸馏脱水和相转移处理的质子酸掺杂聚苯胺／无机纳米导电复合材料粉体。...

【技术特征摘要】
1. 一种提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法，其特征是首先制得质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料滤饼，然后对所得滤饼进行共沸蒸馏处理，把滤饼中的水分除去，同时将质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料转移到有机相中，具体工艺步骤如下1)质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米复合材料滤饼的制备采用原位氧化聚合的方法制备质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料，将所得的纳米导电复合材料浆体过滤，并反复用去离子水洗涤，当滤液呈无色时，过滤结束，制得滤饼；2)共沸蒸馏脱水兼相转移将有机溶剂和质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料滤饼混合，搅拌并连续加热混合物，通过冷凝器将加热产生的混合蒸汽冷凝，冷凝液进入分液器，通过分液器把冷凝液中的有机溶剂和水分离，水排出系统，有机溶剂回流到反应体系；当分液器中的冷凝液不出现分层时，停止回流，回收有机溶剂；当蒸汽温度升至非极性有机溶剂的沸点时，脱水兼相转移过程结束；3)有机溶剂热处理将分散在机溶剂中的质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料在沸腾状态下热处理0.5-6h；4)后处理停止加热，冷却，得到质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料的有机溶剂分散液，或继续加热将有机溶剂冷凝回收，残留物经粉碎得到经有机溶剂共沸蒸馏脱水和相转移处理的质子酸掺杂聚苯胺/无机纳米导电复合材料粉体。2. 根据权利要求1所述的提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法， 其特征是步骤l)所述的原位氧化聚合方法是将质子酸、聚苯胺与无机纳米粒子水分散液均匀混合，不断搅拌，在0 50。C下加入过硫酸铵水溶液引发聚合0.5 12h。3. 根据权利要求1所述的提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，曾永斌，张国庆，陈志刚，吴凤芹，丁永红，李为民，王茂华，
申请(专利权)人：江苏工业学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]