[发明专利]一种聚苯胺包覆脲醛树脂纳米颗粒及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚苯胺包覆纳米颗粒复合材料及其制备方法, 属于金属防腐和电磁屏蔽领域技术邻域。

背景技术：

    聚苯胺以其良好的热稳定性, 化学稳定性和电化学可逆性,优良的电磁微波吸收性能,潜在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法简便, 还有独特的掺杂现象等特性, 成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一。以其为基础材料, 目前正在开发许多新技术, 例如全塑金属防腐技术、船舶防污技术、太阳能电池、电磁屏蔽技术、抗静电技术、电致变色、传感器元件、电极材料和隐身技术等。但是不管是通过化学氧化还是电化学氧化所得的聚苯胺都是粉体的，难于成形加工，围绕以上问题人们对聚苯胺的改性做了各种尝试。其中由Vincent和Armes等首先提出来的开发水相胶体分散体系是解决难于成型加工缺点的重要方法。目前，人们已经开发了聚苯胺包覆无机纳米颗粒（例如ＳiO₂、TiO₂、ＷＣ等）等材料，聚苯胺包覆有机纳米颗粒（例如PS、APS等）等材料。这些有聚苯胺包覆的材料能在一定程度上解决聚苯胺的加工性，并且提高基体材料的耐腐蚀性。

 

发明内容：

本发明目的在于提供有一种聚苯胺包覆脲醛树脂纳米颗粒及其制备方法，制备的纳米颗粒有物理性质稳定、导电率高、在空间位阻剂存在的情况下易形成稳定的聚苯胺纳米胶体分散体系。

本发明的技术方案是脲醛树脂纳米颗粒表面包覆聚苯胺，聚苯胺层的厚度为1～2nm，脲醛树脂纳米颗粒表面包覆聚苯胺颗粒的粒径为700nm～1μm。首先是制备脲醛树脂纳米颗粒，然后在脲醛树脂纳米颗粒表面生成聚苯胺包覆膜。

制备脲醛树脂纳米颗粒具体步骤包括如下：

（1）将尿素和甲醛的按摩尔比1:1～2.3，将尿素在常温下溶解于甲醛中，用水溶性碱调节溶液的PH值，使其PH值调整到7.5～8.5，将溶液加温至65℃～80℃，保持1～３小时，再加2～3倍甲醛体积的去离子水，冷却到室温，得到脲醛树脂的预聚体；

（2）将预聚体按2000r/min～3000r/min的搅拌速度搅拌,搅拌状态持续到该步骤反应完成为止，在搅拌的过程中加入预聚体体积2～３倍的去离子水，滴加盐酸,在45min～75min内将PH调到2.5～4.5之间，再加温到65℃～80℃反应１～３小时，本步骤反应结束，将得到的产物用氢氧化钠调节PH到７～7.5，然后过滤、用去离子水洗涤３～５次，离心收集脲醛树脂纳米颗粒，将脲醛树脂纳米颗粒加入质量分数１％的分散剂分散在水体系中保存；

脲醛树脂纳米颗粒表面生成聚苯胺包覆膜的制备步骤包括如下：

（3）在400～1000r/min的搅拌速率下，将苯胺溶液与PH值为1～2.5的酸充分混合，然后将苯胺质量百分比为10～45%的脲醛树脂纳米颗粒添加到上述反应物中，搅拌分散20～30min，然后将与苯胺摩尔比1:1的氧化剂在一小时内分十次滴加到上述反应物中，保持搅拌状态８～24小时，停止搅拌，最后用0.2mol/L 的HCl冲洗3~4次，再用0.2mol/L的丙酮冲洗3~4次，在45℃干燥后，得到的产物即为聚苯胺包覆脲醛树脂纳米颗粒；

本发明脲醛树脂纳米颗粒表面生成聚苯胺包覆膜的过程还可以是：在100r/min～300r/min的搅拌速率下，将苯胺溶液与PH值为1～2.5的酸充分混合，所得产物为A；将苯胺质量百分比为10%～45%的脲醛树脂纳米颗粒与苯胺摩尔比1:1的氧化剂混合形成产物B；在400r/min～1000r/min的搅拌状态下，在一小时内分十次将B滴加到A中，反应８～24小时，最后用0.2M/L 的HCl冲洗3~4次，再用0.2M/L的丙酮冲洗3~4次，在45℃干燥后，得到的产物即为聚苯胺包覆脲醛树脂纳米颗粒；

所述步骤（1）中的水溶性碱是氢氧化钠，三乙醇胺，氢氧化钾中的任意一种。

所述分散剂为市售十二烷基硫酸钠、聚乙二醇中的任意一种。

所述步骤（3）中苯胺溶液质量浓度为：2% ~3.5%。

所述的酸是：无机酸：盐酸、硫酸、高氯酸、硝酸等；有机酸：醋酸、对甲苯磺酸、烷基磺酸等中的任意一种。

所述氧化剂是过硫酸氨、双氧水、三氯化铁、高锰酸中的任意一种。

所述步骤（3）中脲醛树脂纳米颗粒表面生成聚苯胺包覆膜全过程的PH值保持为0.5～2.5。

所述试剂均为化学纯。

本发明的优点和积极效果：