[发明专利]一种聚苯胺/聚吡咯复合纳米纤维的连续化制备装置和方法

权利要求书

1.一种聚苯胺/聚吡咯复合纳米纤维的连续化制备装置，其特征在于：包括第一容器（1）、第二容器（2）、搅拌装置（3）、第三容器（4）、第四容器（5）、流速控制装置（6）、第一反应管（7）、第二反应管（8）和收集容器（9）；所述的第一反应管（7）的进料端连接第一容器（1）和第二容器（2），第一反应管的出料端以同轴的方式经由第二反应管（8）的进料端伸入到第二反应管（8）中，第一反应管（7）内设有搅拌装置（3）；所述第二反应管（8）的进料端连接第三容器（4）和第四容器（5），第二反应管（8）的出料端连接收集容器（9）；所述第三容器（4）和第四容器（5）分别连接有流速控制装置（6）。

2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺/聚吡咯复合纳米纤维的连续化制备装置，其特征在于：

所述的第一反应管的长度为2~8 m，内径为10~100 mm；所述的第二反应管的长度为2~20 m，内径为50~300 mm；第一反应管与第二反应管的长度比为1:（0.5~10），直径比为1:（1~10），第二反应管的进料端设有凸凹区域，其长度不超过伸入第二反应管内的第一反应管长度。

3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺/聚吡咯复合纳米纤维的连续化制备装置，其特征在于：所述的流速控制装置（6）为推动泵、流动注射器或蠕动泵，所述推动泵或流动注射器分别设置在第三容器（4）和第四容器（5）内部，所述蠕动泵设置在第三容器、第四容器与第二反应管之间的连接管路上。

4.利用权利要求1-3任一所述的连续化制备装置制备聚苯胺/聚吡咯复合纳米纤维的方法，其特征在于步骤如下：

（1）将含有掺杂剂的苯胺单体溶液注入到第一容器中，将含有掺杂剂的苯胺单体引发剂溶液注入到第二容器中，苯胺单体溶液和引发剂溶液在重力的作用下流入第一反应管中，通过搅拌装置的转动使苯胺单体溶液和引发剂溶液混合并以一定的速度在第一反应管内流动聚合，生成聚苯胺纳米纤维；

（2）将吡咯单体和吡咯单体引发剂分别溶解在含有掺杂剂的第三容器和第四容器中，通过流速控制装置将两溶液以一定的速度持续注入到第二反应管中，借助第二反应管始端的凸凹区域使其充分混合，在流经第一反应管末端时与聚苯胺纳米纤维接触，并在聚苯胺纳米纤维表面进行氧化聚合；随着反应液在第二反应管中的持续流动聚合，聚吡咯不断在聚苯胺纳米纤维表面进行包覆，最终汇集到收集容器中；

（3）将收集容器中的反应产物洗涤、抽滤和干燥，终得到聚苯胺/聚吡咯复合纳米纤维。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）中第一反应管中的溶液流速通过搅拌装置的转速进行控制，搅拌装置的转速为50~2000 r/min。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中第二反应管中的溶液流速为10~1000 mL/h。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述苯胺单体溶液与吡咯单体溶液的摩尔浓度为0.005～5.0 mol/L，摩尔比为1:（0.1~10.0）。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述苯胺单体引发剂为过硫酸铵、三氯化铁、重铬酸盐、过氧化氢或过氧化甲酰中的至少一种，所述吡咯单体引发剂为三氯化铁、过硫酸铵或过氧化氢中的至少一种，苯胺单体与苯胺单体引发剂的摩尔比为1:（0.01～10.0），吡咯单体与吡咯单体引发剂的摩尔比为1:（0.01～10.0）。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的掺杂剂为盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、磷酸、氟硼酸、磺基水杨酸、饱和脂肪酸、偶氮苯磺酸、萘磺酸、樟脑磺酸或十二烷基苯磺酸中的至少一种，掺杂剂的摩尔浓度为0.1~6.0 mol/L。