[发明专利]一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯及其制备方法，所述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，其制备方法包括：在氮气保护下将三氯化铁溶液加入吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应，无需加入酸作为掺杂剂，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。本发明在聚吡咯的聚合过程中引入了聚离子液体，使得聚吡咯可在DMSO等溶剂中溶解，拓展了聚吡咯的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，具体地说，涉及的是一种可以均匀的分散在多种溶剂中如水、DMSO、DMF、DMAC并具有导电性的聚吡咯的制备方法。

背景技术

聚吡咯作为一种比较典型的结构型导电高聚物，其分子链中含有π电子云结构能够在制备过程中通过化学掺杂使其分子结构即氧化程度及质子化程度发生改变，形成离域，从而使这种普通的绝缘高分子变成能够导电的高分子材料。而且因为它可以通过不断改进掺杂方式或复合条件，能够获得相对较好的导电性能；本身的分子结构导致其具有非常优异的物理性能，而且结构稳定，对环境较为友好；合成原料易获取，可以通过多种方法合成，操作简便等众多优异性能，吸引了大量的关注。

但是，由于聚吡咯的分子链中存在共轭π键，产生强共轭作用致使其刚性和链间的相互作用较强，一般情况下不溶不熔。因此，合成可加工性能更好的聚吡咯是其能够产业化生产和投入实际使用的要点。

聚离子液体是一类兼具离子液体和聚合物性质的材料，具有特殊的性能，可应用于众多领域。随着科技、研究的发展，聚离子液体也同样不断地创新发展，在聚合物化学、能源以及材料科学领域吸引了巨大关注。不仅因为其结合了带有大分子结构的离子液体的独特性能，更因为其创造了新的特性与功能。近年来，咪唑型聚离子液体被合成用于分散剂，比如它能够稳定水相中及有机相里的碳纳米管等纳米级材料，如多壁、单壁碳纳米管(MWCNTs、SWCNTs)和石墨烯片层。

目前导电聚吡咯的聚合中必须加入酸，如盐酸、苯磺酸等作为掺杂剂，才能获得良好的导电性，未加酸类掺杂剂的聚吡咯不具有导电性；而目前未见到将聚离子液体替代酸作为聚吡咯掺杂剂制备得到导电的可溶性聚吡咯的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无酸掺杂的可溶性的导电聚吡咯及其制备方法，本发明通过在聚合过程中加入聚离子液体作为掺杂剂，得到一种可在DMSO等溶剂中具有较好溶解性的聚吡咯；本发明制作方法过程与传统方法相比，在无酸掺杂的条件得到具有导电性和可溶性的聚吡咯，拓展了聚吡咯的聚合方法和应用领域。

本发明的一种聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯，其特征在于，其制备方法包括：在氮气保护下将三氯化铁溶液加入吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应，得到聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯。

优选地，所述的反应不加入酸或酸溶液作为掺杂剂。

优选地，所述的吡咯和聚离子液体的质量比为1:1-4:1。

优选地，所述的聚离子液体为PIL-Cl，其结构式为：

其中n为10-50。

本发明还提供了上述的聚离子液体掺杂的可溶性导电聚吡咯的制备方法，其特征在于，包括：

步骤a：对反应容器进行除水除氧处理；

步骤b：向反应容器中加入吡咯单体和水，搅拌得到吡咯单体溶液；

步骤c：在水中加入六水合三氯化铁，搅拌，得到三氯化铁溶液；

步骤d：使聚离子液体溶解在水中随后加入步骤b的反应容器中，得到吡咯单体和聚离子液体的混合溶液；

步骤e：在氮气保护下将步骤c所得的三氯化铁溶液加入步骤b所得的吡咯单体和聚离子液体的混合溶液中，进行反应；