[发明专利]制备纳米级磺酸萘胺与苯胺共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备纳米级磺酸萘胺与苯胺共聚物的方法。

背景技术

纳米聚苯胺作为共轭导电高分子材料，其广阔的电导率可控范围以及良好的掺杂-去掺杂可逆性赋予了独特的电化学性能，从而被广泛应用于生物传感器、抗静电、防电磁辐射涂料、电极催化活性材料、重金属吸附剂等领域。

制备聚苯胺纳米材料的方法一般包括化学氧化法和电化学法。利用化学氧化法如乳液聚合、分散聚合等，制备纳米聚苯胺具有简单易行、便于大规模生产等优势从而被广泛应用。使用乳液聚合合成聚苯胺纳米乳胶粒子或者纳米纤维时，需要加入大量的乳化剂如十二烷基磺酸钠，以期形成“纳米反应器”从而生成稳定的纳米聚苯胺。虽然制备的纳米聚苯胺尺寸容易控制，但是由于加入大量添加剂，生产效率低下，后处理比较麻烦、容易破坏已生成的聚合物的形貌及纯度，另外反应过程添加的大量乳化剂容易造成环境污染。而利用电化学法制备聚苯胺纳米材料具有一步聚合的优点，该方法制备纳米聚苯胺时，可利用阳极氧化铝作为模板，在纳米孔中进行原位聚合。但是电化学法受到电极材料的限制而限制了大规模生产的可能。而且通过添加硬模板制备纳米材料的方法后处理冗繁，必须移除硬模板，在此过程中也容易破坏已生成聚合物的形态。另外，按照传统制备方法，一般聚合反应要求在酸性介质中进行，故反应过程添加了大量的质子酸如1mol/L盐酸溶液，这些酸液往往没有循环使用，造成对资源的浪费。

近年来，王俊生等人通过乳液聚合，采用油溶性过氧化苯甲酰取代水溶性过硫酸铵作为氧化剂，当盐酸介质浓度小于2mol/L时，在油/水两相体系中制备了聚苯胺纳米纤维，直径约为120nm。由于在有机相形成的纳米纤维将会从含氧化剂的有机溶剂中沉降到水溶液中，该方法有效的解决了氧化剂反应副产物难以从聚合物种去除问题。(王俊生，王纪孝，王志，等人.以过氧化苯甲酰为氧化剂合成聚苯胺纳米纤维[J].功能材料，2007，38：2237-2239.)。但是，当水溶液酸度增大如硫酸溶液或采用有机酸作为酸性介质时难以制得聚苯胺，这是因为质子化苯胺阳离子亲水性增强难以接近油溶性氧化剂导致只生成低聚体或者掺杂态聚苯胺溶于有机相而收集不到沉淀。在模板聚合法的改进方面，周剑章等人利用表面活性剂对阳极氧化铝进行化学修饰，从而合成了直径为7nm的小尺寸聚苯胺纳米线。且可以通过改变修饰表面活性剂上烷基链长对所制备的聚合物纳米管、线的直径进行调控。(周剑章，董平，蔡成东，等人.化学修饰阳极氧化铝模板法合成小尺寸聚苯胺纳米线[J].物理化学学报，2004，20(11)：1287-1291.)尽管模板法制备技术的不断改进，优化了所制备聚苯胺的尺寸和均一程度，但是受模板材料限制，且其后处理麻烦，需要将模板溶解或者移除，从而制约了其大规模应用的可能性。

除以上提及的乳液制备方法和模板法，最近几年，界面聚合法制备聚苯胺纳米纤维颇受研究学者的关注。界面聚合通过及时分离所生成的聚苯胺纳米材料，使之与氧化剂处于两相态，而有效的保护了制备了聚苯胺纳米材料。如Huang等人，利用界面聚合，改变质子酸掺杂剂可以制备得到直径大小为30～120nm不等的聚苯胺纳米纤维。(Huang J X，Richard B K，The intrinsic nanofibrillar morphology of polyaniline[J].Chem.Commun.，2006，4：367376.)此制备方法具有合成工艺简单、后处理方便等优点，但仍需要添加大量的有机试剂，而且聚合物收率不是很高。

可见，聚苯胺的纳米化研究还有待进一步深入。能够开发研制出一种经济有效、具有良好收率、操作简单、普适性强的制备聚苯胺纳米材料的方法是非常重要的。

发明内容

本发明根据现有技术中的不足，提供一种具有良好收率的制备纳米级磺酸萘胺与苯胺共聚物的方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

制备纳米级磺酸萘胺与苯胺共聚物的方法，其特征在于，将磺酸钠萘胺的中性水溶液添加至苯胺水溶液中，并使之充分溶解，加入氧化剂，反应结束后，过滤收集沉淀，洗净，烘干即可。

其中，将磺酸萘胺与氢氧化钠等摩尔混合制备磺酸钠萘胺的中性水溶液。

其中，所述的苯胺与磺酸萘胺的摩尔比为50∶50～100∶0.5。

其中，所述的共聚单体摩尔浓度为0.1～0.5mol/L。

其中，所述的氧化剂选自过硫酸盐，优选为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或几种。

其中，所述的氧化剂与共聚单体的摩尔比为0.5～2∶1。