[发明专利]表面修饰导电聚苯胺纳米线的聚苯乙烯微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚合物纳米复合材料的方法，尤其是制备导电聚合物纳米线修饰的聚苯乙烯微球方法。

背景技术

自从发现导电聚合物以来，由于其具有传统聚合物所缺乏的电活性，因而在轻质电池、电磁屏蔽材料、防腐涂层和传感器等领域有着很大的发展潜力。(MacDiarmid A.G.SyntheticMet.，1997，84(1-3)：27-34.)导电聚合物，特别是聚苯胺由于自身的分子结构刚性大，分子链间相互作用强，因而其加工性能较差，难溶难熔，这在一定程度上限制了导电聚合物的应用。将聚苯胺与其他材料复合，制备成复合材料是解决这个缺陷的重要方法之一。

传统的方法是直接将聚苯胺导电聚合物加入到通用聚合物中，以改进基体的导电性能，这种方法已经进行了广泛的研究，例如Laska等(Laska J.，Zak K.， A.，Synthetic Met.，1997，84(1-3)：117-118)将聚苯胺与PS，PMMA，PVC，以及纤维素等通用聚合物复合，得到电导率为10-10^-3S的一系列复合物。Gupta等(Gupta R.K.，Singh R.A.，Dubey S.S.Sep.Purif.Technol..，2004，38(3)：225-232)通过将PS的苯溶液与聚苯胺经过搅拌，渗透之后，制成的复合物对水中的汞离子进行吸附，发现有良好的吸附活性，可应用在水处理技术中。然而这一类方法存在加工工序复杂、采用大量有机溶剂和对环境不友好等缺点。因而研究者们纷纷将眼光投向聚苯胺的表面修饰，制备聚苯胺表面修饰的各种聚合物、无机物、凝胶等体系。如Dispenza等(Dispenza C.，Lo Presti C.，Belfiore C.，Spadaro G.，PiazzaS.，Polymer，2006，47(4)：961-971)利用PVP(聚N-乙烯基吡咯烷酮)作为苯胺单体聚合的稳定剂，然后将PVP通过辐照而交联，制得了具有导电性能的水凝胶。Wei等(Wei J.H.，ShiJ.，Guan J.G.，Yuan R.Z.，J.Mater.Sci.2004，39(10)：3457-3460)将无机BaTiO₃与聚苯胺的复合物，在3.5KV/mm电场下进行测试发现，具有2800Pa的高剪切应力，是一种良好的电流变材料。然而上述方法依然属于传统聚合物改性的范畴之内。随着纳米技术的发展，聚苯胺纳米功能化材料越来越受到人们的重视。

聚合物的宏观性能与其是否能够形成纳米精细结构，具有非常紧密的联系。例如，Bleda-Martinez等(Bleda-Martinez M.J.，Morallón E.，Cazorla-Amorós D.ELECTROCHIM.ACTA.，2007，52(15)：4962-4968)通过苯胺单体在碳纳米管上进行原位聚合，所得到导电聚合物/碳管纳米复合物与碳纳米管相比，电容率提高了20％，并且其电容率与导电聚合物的均匀分布程度有着直接关系。再如Araújo等(Araújo P.L.B.，Araújo E.S.，Santos R.F.S.，PachecoA.P.L.，Microelectronics Journal，2005，36(11)：1055-1057)把以界面聚合法制备的直径为100-150nm的聚苯胺纳米线，与PMMA通过超声共混方法，流延成膜，在聚苯胺浓度低时即可得到透明的导电聚合物复合膜，可望这种透明的聚合物膜在工业上具有一定的应用前景。Huang等(Huang J.，Virji S.，Weiller B.H.，Kaner R.B.，J.Am.Chem.Soc.2003，125(2)：314-315)发现具有纳米结构导电聚苯胺传感器，对比传统的体型传感器，由于其具有较高的活性比表面、标的分子所需渗透深度较短，因而具有敏感性高和响应时间短的优点。

由于纳米聚苯胺功能材料对比传统复合材料具有不可忽视的优势，而且由于导电聚合物的特殊性能，纳米聚苯胺功能材料在工业、生物、医学、电子等领域中将有广阔的应用前景。因而当前合成功能化材料的主要挑战，就是如何有效合成具有纳米结构的复合材料。