[发明专利]一种聚苯胺复合纳米纤维可逆变色膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯胺复合纳米纤维可逆变色膜的制备方法，属于纳米功能材料技术领域。

背景技术

导电聚合物具有不同于一般聚合物材料的电性能和光性能，以及不同于金属和无机材料的机械和加工性能，正逐渐成为材料研究的一个新热点。在众多导电聚合物中，聚苯胺由于原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点而受到广泛的关注，是目前公认的最具有应用潜力的导电聚合物材料之一。除突出的电学性能外，聚苯胺还具有独特的掺杂机制，优异的物理化学性能，良好的光、热稳定性，尤其是在不同的氧化电势场及PH环境下，可发生一系列可逆的颜色变化，使得聚苯胺在光学材料研究领域也正逐渐受到重视。

另一方面，纳米结构的聚苯胺材料由于其特殊的纳米尺度效应，以及可控的电化学、光学性质，在新型纳米功能材料领域引起了人们的极大关注，逐渐成为纳米技术和材料科学研究的热点领域。但是由于聚苯胺分子主链上苯环结构的存在，分子链具有较强的刚性和链间相互作用，使得其溶解性和成膜性差，相应的加工性能也受到影响，现有的聚苯胺纳米膜材料力学强度低，难以形成均相体系，使用成本高，限制了其在技术上的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚苯胺复合纳米纤维可逆变色膜的制备方法，解决上述聚苯胺纳米膜材料加工性能差、力学强度低、分散性不好等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种聚苯胺复合纳米纤维可逆变色膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：在室温条件下，在搅拌釜中将本征态聚苯胺原料溶解在溶剂中，搅拌转速为50-200rpm，得到质量分数为0.2%-15%的聚苯胺溶液；

第二步：在室温条件下，将混纺聚合物加入到第一步得到的聚苯胺溶液中，搅拌转速为200-1000rpm，混合均匀，得到混纺聚合物质量分数为0.5%-30%的溶液；

第三步：在室温、相对湿度为20%-60%的条件下，将第二步得到的溶液以0.1-4mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接10-40KV电源进行静电纺丝制备纳米复合纤维，接收装置与喷丝头之间的距离为5-30cm；

第四步：将第三步接收装置上得到的纳米纤维膜在25-80℃中干燥1-12 h，即得到聚苯胺复合纳米纤维可逆变色膜。

所述第一步中的溶剂为甲酸、三氟乙酸、全氟辛酸、六氟异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氯甲烷、乙醇、二氯甲烷中的一种或两种以上的混合物。

所述第二步中的混纺聚合物为尼龙6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯腈，聚氧化乙烯、聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物。

所述第三步中的接收装置为铝箔、铜网、铁网、铁板、不锈钢板、导电玻璃、卡纸、无纺布中的一种或两种以上的组合装置。

与现有技术相比本发明的优点如下：

本发明通过溶液共混纺静电纺丝技术，实现了聚苯胺与混纺聚合物的均相共混成纤。通过该方法制备的纳米复合纤维膜中聚苯胺与共混组分混合均匀，无相分离情况发生。因此极大的提高了聚苯胺纳米膜的机械性能，显示出极好的柔韧性。聚苯胺分子均匀的分散在纳米纤维膜中，使得纤维膜显色均匀，色彩饱和度高。基于聚苯胺独特的掺杂/脱掺特性以及不同的氧化态转变，本纤维膜能实现一系列可逆的颜色变化。

本发明提供的聚苯胺纳米纤维复合膜具有极好的柔韧性、耐溶液腐蚀性、良好的成膜性，对各种基底都具有较好的附着力。并且具有均匀的显色性，色彩饱和度高，可实现一系列往复的颜色变化。在电致变色器件、光-电能量开关、颜色化学传感器、颜色生物传感器、光学传感器、光信息调节、信息储存、颜色信号显示等领域都具有广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。以下实施例中的聚苯胺可以在Sigma中国有限公司购买到；纺丝用混纺聚合物和溶剂可以在上海晶纯试剂有限公司购买到；高压电源为天津东文高压电源厂生产的DW-P303-1ACD8型；输液系统为保定兰格恒流泵有限公司生产的LSP02-113型。

实施例1