[发明专利]一种合成聚吡咯微胶囊的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚吡咯的合成，以及聚吡咯微胶囊合成技术领域，特别是在化学氧化法合成聚吡咯以及原位聚合法合成聚吡咯微胶囊中。

背景技术

聚吡咯是一种既不溶于水，也不溶于大多数有机溶剂，因这个特殊的性质使得聚吡咯在很多方面得到了广泛的应用，聚吡咯可用于生物、离子检测、超电容及防静电材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。还可以作为电磁屏蔽材料和气体分离膜材料，用于电解电容、电催化、导电聚合物复合材料。而以聚吡咯为壳材制备的微胶囊最大的优点就在于无论是在水中，还是在有机溶剂中都能制备出聚吡咯微胶囊，原位聚合法制备微胶囊，要求滴加的单体必须能够很好的溶解在反应的溶剂当中，而生成物必须不溶于反应的溶剂，绝大多数的生成物都会溶于有机溶剂，增加了在有机溶剂中制备微胶囊的难度。而聚吡咯微胶囊中，可以改变其芯材，合成不同的聚吡咯壳材微胶囊，水溶性的芯材，可以在有机溶剂当中制备聚吡咯微胶囊，同样的油溶性的芯材，可以在水溶液当中制备聚吡咯微胶囊，因吡咯单体在水中溶解性不大，但是在酸性水溶液中吡咯的溶解性很大，改变溶液pH，使之成酸性，有氧化剂的存在条件下可以很容易的制备出聚吡咯微胶囊。考虑吡咯单体聚合的条件，温度不宜过高，室温或者冰浴条件下即可，同时有强氧化剂存在，溶液pH呈强酸性等，传统的合成聚吡咯的方法主要有过硫酸铵法、三氯化铁法，过氧化氢法。过硫酸铵呈水溶性，制备以过硫酸铵为芯材，聚吡咯为壳材的微胶囊中只能在有机溶剂中制备，有一定的局限性，而用三氯化铁法制备聚吡咯微胶囊时，铁离子被掺杂进去了，而用过氧化氢法反应慢，耗时长，产量低。《Preparationandcharacterizationofmicrocapsulescontainingammoniumpersulfateascorebyinsitupolymerization》（ChemicalEngineeringJournal249(2014)27–33）与发明名称为《一种高效微胶囊破胶剂及其制备方法》（2012100810368）的专利文献中介绍了以过硫酸铵为芯材，以聚吡咯为壳材制备的聚吡咯微胶囊，以上两种制备方法均在油相三氯甲烷体系中进行，并且由于三氯甲烷具有毒性、具有挥发性，将有可能对人体与环境造成一定的影响。

近年来，随着高层建筑的发展，大量采用轻质建筑材料，但是轻质建筑材料的热容较低，不利于平抑室内温度波动，而向其中加入相变储能材料是解决此问题的有效方法之一，所以相变储能材料对社会的发展至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型的聚吡咯微胶囊的合成方法，以弥补传统方法的不足。

本发明技术方案是：先将过氧化苯甲酰、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇2000与去离子水混合，然后加入少量丁醇和乙醇，经搅拌后再以过氧乙酸调节混合体系呈强酸性，然后再加入吡咯单体，搅拌反应，取得黑色固体，以环己烷和无水乙醇洗涤后真空干燥，即得聚吡咯微胶囊。

本发明以过氧化苯甲酰（经粉末化处理）为芯材，过氧化苯甲酰既是芯材，也是强氧化剂，更是深受大家喜爱的有机引发剂，通过在去离子中加入过氧化苯甲酰和十二烷基硫酸钠，加入少量丁醇、乙醇起到助表面活性剂与消泡的作用，同时十二烷基硫酸钠的加入，其溶解后产生的离子会掺杂到聚吡咯壳材当中，对聚吡咯壳材进行了一定程度的改性（本发明也进行了能谱的测定，测定中含有S元素）。传统工艺中主要滴加盐酸或者乙酸来调节溶液的pH值，本发明中采用过氧乙酸，过氧乙酸既是强氧化剂，也是强酸。如果不加过氧化苯甲酰，以过氧乙酸为强氧化剂，经过48h搅拌，同样能够得到聚吡咯，溶液的颜色呈墨绿色，有少量黑色颗粒。但是得到的聚吡咯产物聚合度低，不稳定，产量低。同时耗时也长，但相对过氧化氢法，其优点在于不需要引入其他酸调节pH值，其自身的酸性就可以达到吡咯聚合的要求，同时也没有其他离子的掺入，所需氧化剂的量也较少。

吡咯单体聚合是在强酸性条件下有强氧化剂且具有阴离子存在的低温条件下才能很好地聚合，因此在反应过程中需要调节混合体系的pH使之呈强酸性即可（不局限于本发明中pH=2），过氧乙酸既是强氧化剂，也具有强酸性，滴加其他酸也能起到调节溶液pH的目的，但是较之其他酸，过氧乙酸只需要滴加少量就能很好的调节体系的pH，另外过氧乙酸的强氧化性也能对吡咯单体的聚合起到促进作用。

本发明的创新点：

1.打破了传统的合成聚吡咯微胶囊的方法。

2.本发明弥补了以过硫酸铵为芯材只能在油性溶剂中制备聚吡咯微胶囊的不足，过氧化苯甲酰为芯材制备聚吡咯微胶囊的方法可以在水溶液当中实施。