[发明专利]一种具有超疏水性的导电高分子复合材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201010127031.5 申请日: 2010-03-15
公开(公告)号: CN101798461A 公开(公告)日: 2010-08-11
发明(设计)人: 戴李宗;蒋妮娜;廖翌滏;林苏娟;陈江枫;许一婷 申请(专利权)人: 厦门大学
主分类号: C08L79/02 分类号: C08L79/02;C08L79/04;C08L25/06;C08L33/12;C08G73/02;C08G73/06
代理公司: 厦门南强之路专利事务所 35200 代理人: 陈永秀;马应森
地址: 361005 *** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 疏水 导电 高分子 复合材料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种高分子功能材料,尤其是一种具有超疏水和良好导电性能的导电高分子 复合材料及其制备方法。

背景技术

自然界中的荷叶具有超疏水性,而产生这一现象的主要原因在于荷叶表面的微纳米二级 结构,即荷叶表面有序分布有平均直径为5~9μm的乳突,并且每个乳突表面分布有直径 124nm的绒毛。这一超疏水现象为人工制造超疏水表面提供了思路。目前。人工制造超疏水 表面主要有两种途径:利用疏水材料构筑微纳米结构或在微纳结构表面修饰低表面能化学物 质赋予材料表面超疏水性能。采用平板印刷与激光刻蚀的方法获得规则形貌的超疏水表面。

但是,前者往往要使用昂贵的材料如:全氟烷基硅烷、碳纳米管,而后者则是加工条件 复杂且苛刻不利于实际中的规模化生产。此外,高分子超疏水表面大多利用高分子链段在溶 剂中的溶解度差异获得。Avici等(Avici et al.Science,2003,299,1377)利用聚丙烯在对二甲苯 与丁酮混合溶剂中的溶解度不同制得多孔结构的超疏水聚丙烯薄膜。Xie等(Xie et al.Adv. Mater.2004,16,1830)利用聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的链 段在溶剂DMF中的溶解度的差异而形成以聚丙烯链段为内核的胶束,这种结构与荷叶表面 的乳突相似同样具有二级结构,溶剂DMF挥发后,这种胶束结构能完好堆积在表面,形成 超疏水表面。但由于人工合成的超疏水高分子表面往往是由非交联的热塑性高分子所组成, 而热塑性高分子易于受到热、溶剂等环境因素的影响,因此限制了超疏水高分子表面的应用。

导电高分子材料作为一类新兴的功能材料之一,具有良好的导电性、热稳定性和耐化学 腐蚀性,在光电子器件、传感器、分子导线,以及电磁屏蔽、金属防腐、抗静电等方面有着 巨大的应用前景。近年来,纳米结构的导电高分子因其特殊的物理性能和在高科技领域的潜 在应用更是引起了研究者们的广泛兴趣。Huang等(Huang et al.J.Am.Chem.Soc.2003,125, 314)发现聚苯胺纳米纤维对氨气有强烈的吸收,可用于制造“电子鼻”(传感器)。万梅香等 (J.M ater.Chem.,2002,12:388)合成出的纳米结构的聚苯胺,可望作为分子导线。这里需要 指出的是,这些纳米结构的导电聚合物大都是通过化学氧化聚合得到,缺乏有序性和规整度, 从而很难在器件上进行规整排列。因此一些研究者们开始探索纳米结构的导电聚合物在微米 级尺度上的自组装或宏观表面上的定点负载。Zhu等(Adv.Funct.Mater.2006,16,568)利用 电纺丝技术制备导电高分子—聚苯胺的纳米纤维,并将其与聚苯乙烯微球共混构建微纳米二 级结构,从而得到超疏水、耐腐蚀的表面,但是由于导电高分子聚苯胺的溶解性差,因此采用 电纺丝技术制备聚苯胺纳米纤维的效率不高,而且该制备方法在实际中无法实现在不同尺寸 的固体表面方便构筑超疏水涂层。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种具有超疏水性的导电高分子复合材料及其制备方法。

所述高分子复合材料由导电高分子材料和微米级结构的高分子微球组成,以微米级结构 的高分子微球为核心,表面包覆呈纳米网络结构的导电高分子材料。

所述导电高分子材料可为聚苯胺或聚吡咯等。

所述微米级结构的高分子微球可为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球等。

所述具有超疏水性的导电高分子复合材料的制备方法包括以下步骤:

1)将微米级结构的高分子微球与阳离子表面活性剂溶解于水中,得溶液A;

2)将导电高分子单体溶解于有机溶剂中,并加入溶液A中,得溶液B;

3)将氧化剂溶解于无机酸中,再加进溶液B中,反应后得具有超疏水性的导电高分子 复合材料。

在步骤1)中,所述表面活性剂可为具有两条疏水长链的季铵类阳离子表面活性剂,可 选自双十二烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十烷 基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵等中的一种;所述表 面活性剂的浓度可为5~7倍的临界胶束浓度。

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