[发明专利]十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺合成及其在钒电池极板的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯胺的合成方法及其应用，特别是涉及一种十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法及其在钒电池极板的应用。 

背景技术

随着人们对材料不断的深入研究，开发实用性导电合成材料成为材料领域的一个重要研究方向。科学家在实验室合成了低温下具有超导性，其导电能力可与Ag 相媲美的聚硫化氮，实现了高分子由绝缘体向半导体或导体的成功转变。而后相继发现了聚吡咯、聚对亚甲基苯、聚苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子。由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能，使其自发现之日起就成为材料科学的研究热点。 

聚苯胺(polyaniline，简称PAn)由于其原料廉价易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能好、稳定性好等特性，被认为是最有工业化应用前景的功能高分了材料之一[1]。用无机酸，如盐酸、硫酸等掺杂聚苯胺，可以得到较高的导电率，掺杂后的聚苯胺具有较高的电导率、较高的三阶非线性光学系数、良好的电学和磁学特性等， 在二次电池、光电子器件、发光二极管、传感器、新型电磁屏蔽及吸波材料等诸多领域有很好的应用前景。1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家记领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔具有类似金属的导电性^[2]，在此之后,研究者才开始注意到聚苯胺优异的导电性能。Jozefowicz^[3]即等人用电化学方法制备了导电率为10S/cm的聚苯胺；MacDiarmid与其合作者对聚苯胺作了较为系统的研究^[4]。特别是自1987年用聚苯胺制成的钮扣式二次电池作为商品投放市场以来^[5]，聚苯胺己很快成为导电高分子领域的研究热点。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法及其在钒电池极板的应用，本发明以聚乙烯－丙烯酸共聚物为基体，在聚苯胺中加入特导炭黑按不同比例共混做导电填料，作为对照，还单独使用聚苯胺或特导炭黑作导电填料。使用平板硫化机压片，制成具有良好导电性能，力学性能，耐酸腐蚀的导电塑料，并且应用在钒电池的电极材料中。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法，所述方法包括如下工程：在DBSA溶液中加入苯胺溶液，进行机械搅拌10min；再在15min之内向混合液中滴加过硫酸铵溶液，机械搅拌4-6h，停止搅拌，将制备的溶液进行抽滤，并用去离子水洗涤直至溶液呈中性；随后将溶液抽干，在65℃、0.01Mpa条件下真空干燥24h，便可得到一次掺杂的聚苯胺。

所述的十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法，所述以十二烷基苯磺酸为掺杂剂掺杂聚苯胺的电导率为2.50S/cm。 

所述的十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法，所述共混物的质量含量小于40%。 

所述的十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法，所述方法用十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺作为复合填料，得到材料的玻璃化转变温度270℃。 

十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺合成在钒电池极板的应用，所述应用过程为： 

以乙烯基塑料为基体，一次掺杂的聚苯胺和炭黑为复合填料，乙烯―乙酸乙烯酯为增塑剂，在转矩流变仪中混炼，经过平板硫化机压片，得到复合导电塑料板。

所述的十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺合成在钒电池极板的应用，所述填料分别为30%C，15%C+15%HCl-PAN，15%C+15%DBSA-PAN的复合塑料电极板的对应最佳加工条件为145℃ 8min；145℃ 12min；145℃ 8min。 

本发明的优点与效果是： 

1．本发明以十二烷基苯磺酸为掺杂剂掺杂聚苯胺的电导率为2.50S/cm，比盐酸掺杂聚苯胺的电导率提高了一个数量级。

2.本发明以聚苯胺和炭黑共混物为导电填料制得的导电塑料具有较好的导电性，但是当共混物的质量含量超过40%时很难加工成合格的样片。 

3．本发明热重分析结果表明，用十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺作为复合填料，得到材料的玻璃化转变温度达到270℃，这说明，掺杂此复合填料的材料的耐热性提高。 

4．本发明确定了导电填料分别为30%C，15%C+15%HCl-PAN，15%C+15%DBSA-PAN的复合塑料电极板的最佳加工条件为145℃ 8min；145℃ 12min；145℃ 8min。 

附图说明

    图1为本发明十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的合成方法示意图；