[发明专利]一种螺旋结构聚苯胺的制备方法及螺旋结构聚苯胺和用途

说明书

技术领域

本发明属于导电聚合物材料领域，特别涉及一种螺旋结构聚苯胺的制备方法及由该方法得到的螺旋结构聚苯胺和用途。

背景技术

螺旋结构作为分子的二级构象，在生物高分子中普遍存在，如蛋白质，核酸等。螺旋结构的聚合物因其具有手性这一特殊的结构在许多领域都有广泛的应用，如纳米级螺旋结构聚苯胺由于其独特的手性结构和特殊的光学和电学特性，在化学和生物传感器、手性识别和分离、表面修饰电极、电致变色材料及吸波材料等方面备受国内外科学家的广泛关注。

在螺旋结构聚苯胺的研究领域中，人们通常使用化学聚合法和电化学聚合法，具体表现为将苯胺单体和手性物质同时溶解在有机溶剂中使得苯胺单体在手性物质的影响下聚合为手性的聚合物，或者将聚苯胺直接与手性物质共溶在有机溶剂中，使得聚苯胺分子链在手性物质的作用下生成螺旋结构。Li等（JACS,2003,126,2278~2279）在手性樟脑磺酸存在的条件下，以苯胺齐聚物作为反应体系的促进剂，制备出具有手性螺旋结构聚苯胺纳米纤维。Wan等（Thin Solid Films,2005,447,24~31）在D-或L-樟脑磺酸的体系中，通过自组装合成了螺旋结构聚苯胺纳米管。Yan等（Advanced Materials,2007,19,3353~3357）采用与Wan相同的方法，通过改变合成过程中手性樟脑磺酸与苯胺单体的比例，制备出具有螺旋结构聚苯胺纳米纤维。Weng等（Elereochimica Acta,2010,55,2727~2733）使用手性樟脑磺酸作为掺杂剂，通过直接电化学聚合的方法制备出了螺旋结构聚苯胺纳米纤维。

目前，在反应体系中不添加手性掺杂剂、手性模板或手性诱导剂等手性物质制备螺旋结构聚苯胺的方法仍旧没有报导，而本发明是在无手性物质的反应体系中通过控制反应条件制备出囊泡结构，以囊泡作为软模板制备螺旋结构聚苯胺，方法简便可行；而且该螺旋结构聚苯胺具有优良的电磁性能，可用于制备抗静电材料、吸波材料和电极材料使用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种利用囊泡软模板制备螺旋结构聚苯胺的方法。

本发明的目的之二是提供由目的一得到的螺旋结构聚苯胺。

本发明的目的之三是提供由目的二得到的螺旋结构聚苯胺的用途。

本发明的螺旋结构聚苯胺是由囊泡为软模板的反应体系制备得到的，不需要加入传统的手性掺杂剂、手性模板或手性诱导剂等手性物质，其制备方法包括以下步骤：

a）配制表面活性剂乳液：将表面活性剂溶于去离子水中，充分搅拌（一般搅拌的时间为0.5~2小时）得到摩尔浓度为0.4~0.75mol/L（优选为0.5~0.6mol/L）的表面活性剂乳液；

所述的表面活性剂选自烷基苯磺酸、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸、烷基磺酸盐、烷基硫酸、烷基硫酸盐中的一种或几种；其中，所述的烷基的碳原子的数目为6~18；

b）配制苯胺溶液：将苯胺溶于有机溶剂中，充分搅拌得到摩尔浓度为0.8~10mol/L（优选为1.5~7.5mol/L）的苯胺溶液；

所述的有机溶剂选自苯、甲苯、乙苯、丙苯、二甲苯、二乙苯、均三甲苯、氯苯、溴苯、二氯苯、二溴苯、硝基苯、二硝基苯中的一种或几种；

c）在持续搅拌下，将步骤b）得到的苯胺溶液加入到步骤a）得到的表面活性剂乳液中，然后再加入短链脂肪醇得到反应体系，其中：在每升反应体系中，表面活性剂与苯胺的摩尔比为1:0.5~1:5（优选为1:0.5~1:2），短链脂肪醇的摩尔浓度为0.4~1.2mol/L（优选为0.6~1mol/L）；持续搅拌（一般搅拌的时间为0.5~2小时），即得到含有囊泡软模板的反应体系；

所得囊泡软模板中的囊泡是由表面活性剂、水相和有机相共同组成的一种有序结构，其形貌如图2所示。所述的囊泡软模板是由一层套一层的层数为1~10层的囊泡构成；所述的囊泡软模板的尺寸大小为100~300nm。

d）配制氧化剂溶液：将氧化剂溶于去离子水中，得到摩尔浓度为0.2~3mol/L（优选为0.5~1.5mol/L）的氧化剂溶液；

e）在持续搅拌下，将步骤d）得到的氧化剂溶液加入到步骤c）得到的含有囊泡软模板的反应体系中，其中氧化剂与步骤b）中的苯胺的摩尔比为1:0.5~1:5（优选为1:0.5~1:2）；继续搅拌（一般搅拌的时间为0.2~24小时），得到含有螺旋结构聚苯胺的墨绿色混合液（含有螺旋结构聚苯胺的墨绿色混合液中包括左旋结构与右旋结构相互缠绕的复合结构聚苯胺、左旋结构聚苯胺和/或右旋结构聚苯胺）；