[发明专利]聚苯胺/纳米羟基铁黄复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种聚苯胺/纳米羟基铁黄复合材料的制备方法。

背景技术

将无机磁性纳米粒子与导电高分子进行化学复合方面的研究已引起人们的关注，由于该复合材料同时具有有机和无机材料的优异性能，因而展示了巨大的应用潜力，特别是在光、电和磁等领域的潜在应用前景更引起了各国研究者的高度重视，该研究不仅对有机-无机界面的作用机理及相关的应用具有重要意义，而且在雷达波吸收材料和电磁屏蔽材料等方面具有广阔的应用前景。

导电高分子聚苯胺具有大的共轭π电子体系，其导电率可在绝缘体、半导体和金属态范围内变化，在微波吸收、红外吸收以及电磁干扰屏蔽方面具有极大的应用前景，因此聚苯胺磁性粒子纳米复合材料的研究较多。如公开号为CN101161725的中国发明专利申请公开了一种聚苯胺包裹磁性碳纳米管复合材料及其制备方法，将碳纳米管超声分散在含三价铁和二价铁离子的水溶液中，加氨水得碳纳米管/四氧化三铁复合材料，水洗和磁性分离后，分散在含苯胺、磷酸和过硫酸铵混合溶液中，搅拌后得到复合材料。又如汪忠柱等(导电聚苯胺-Fe₂O₃纳米复合物的红外与微波吸收性能，磁性材料及器件，2008，2)先用化学溶胶-凝胶法制备磁性γ-Fe₂O₃纳米粉体，然后采用原位复合法制备质子酸掺杂的聚苯胺-Fe₂O₃纳米复合材料。

发明内容

本发明提供了一种工艺简单，成本低廉的聚苯胺/纳米羟基铁黄复合材料的制备方法，适合工业化生产。

一种聚苯胺/纳米羟基铁黄复合材料的制备方法，先合成出纳米级羟基铁黄，然后在羟基铁黄表面原位聚合出导电、防腐的聚苯胺结构，包括下述步骤：将二价铁离子盐溶液(如FeSO₄溶液等)氧化成三价铁离子盐溶液，调节溶液pH值至5-8，最优为7；然后添加二价铁离子盐，使二价铁离子与三价铁离子摩尔数之比为0.5-1，60-80℃反应2-3h后，得到纳米FeOOH；反应体系冷却至0-10℃后，加入苯胺和苯胺质量1.5-2.5倍的十二烷基苯磺酸，进行原位聚合反应，苯胺的加入量为反应体系中铁元素总质量的6％-18％；反应结束后固液分离，将得到的固体成分干燥后粉碎，得到纳米复合材料。

将二价铁离子氧化成三价铁离子可采用常规的氧化剂，如双氧水和次氯酸钠等。

原位聚合反应中选用分散性和导电性好的十二烷基苯磺酸作为掺杂剂，使得到的复合材料与树脂配伍性和导电性优异。

本发明在纳米FeOOH表面原位聚合一层导电聚苯胺，纳米FeOOH的形状为针状，有一定的长径比，再加上纳米粒子表面效应，裸露在粒子外面的三价铁离子，具有原位催化聚合性能，能使苯胺单体被氧化聚合在针状的纳米FeOOH表面。并且通过调整反应体系中二价铁离子和三价铁离子的浓度，以及铁元素与苯胺单体之间的质量比，可以达到控制产品纳米粒径的目的。

本发明方法具有如下优点：

1、原料及工价成本低；

2、工艺简单，易操作；

3、工业反应条件温和，易于工业化生产；

4、产品产率在95％以上；

5、产品粒径可调控。

并且利用本发明方法得到的聚苯胺/纳米羟基铁黄复合材料，具有导电、防腐功能，在目前的防静电领域以及防腐涂层方面有良好的应用前景。

具体实施方式

以下提到的溶液百分浓度均为质量百分浓度。

实施例1

在100ml 20％的FeSO₄溶液中加入10g次氯酸钠将二价铁离子氧化成三价铁离子，加入400ml去离子水后加入10％的NaOH溶液中和到pH值为7，再加入20％的FeSO₄溶液50ml，升温到65℃反应2-3h后，冷却到0-10℃，加入2.7g十二烷基苯磺酸和1.8g苯胺，开始原位聚合，聚合反应2-3h后，通过旋风分离器将固液分离3-4次后，过滤、干燥、然后粉碎成品。

反应后成品粒径为长轴在80-100纳米，短轴在20-30纳米，在导电防腐涂料方面应用测试后，涂膜均匀，无明显颗粒物，符合涂料要求，涂料表面电阻达到10⁵Ω等防静电要求。

实施例2