[发明专利]水溶性聚乙烯吡咯烷酮接枝聚苯胺共聚物制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及可溶性导电高分子功能材料制备方法，尤其指一种水溶性聚乙烯吡咯烷酮接枝聚苯胺(PVP-g-PANI)电致变色功能共聚物制备方法。

背景技术：

在众多导电聚合物中，聚苯胺(PANI)具有原料易得、合成方法简单、电导率高、环境稳定性好和电致变色性能优异等优点。通过对PANI进行相应的改性，可以获得具有可溶性的聚苯胺衍生物，从而提高材料的可加工性能，使其在金属防腐、静电防护、电磁屏蔽以及电致变色和发光等领域得到更广泛的应用。利用聚苯胺的电致变色特性制得的电致变色器件已成为红外发射率和反射率变化最大的材料，且具有分子结构易于修饰、制造成本低廉、发射红外频谱宽、加工成型工艺简单等显著优势。美国军方已成功将聚苯胺电致变色材料应用到了对敌方红外制导导弹的红外发射干扰器、微型间谍通讯卫星的热敏红外控制、可见光/红外迷彩伪装等方面(Chandrasekhar，P.Conducting polymers，fundamentalsandapplications：a practical approach.Dordrecht：The Netherlands Kluwer，1999.50-60：383-386.；Meskers，S.C.J.；Van.Duren，J.K.J.；Janssen，R.A.J.Thermally inducedtransient absorption of light by poly(3，4-ethene-dioxythiophene)：poly(styrene sulfonic acid)(PEDOT：PSS)film：a way to prob charge carrier thermalization processes.Adv.Funct.Mater.2003，13：805-810.)。

聚苯胺分子结构具有导电聚合物所特有的大π键共轭结构，其分子链由苯环及醌环构成，分子链刚性很大，具有优良的热稳定性，在高温下分解而不熔融。本征态的聚苯胺分子难溶于常见溶剂如水、氯仿、四氢呋喃(THF)和二甲基亚砜(DMSO)等。在强极性的有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、间甲酚中能够部分溶解，但极易脱掺杂，使得聚苯胺分子的电导率迅速降低，影响了材料的使用性能。聚苯胺的难溶、难融特性极大地限制了聚苯胺的应用范围。为提高聚苯胺的溶解性能和改善其加工性能，改进方法通常有两种：一种是改变溶剂成分，增强聚苯胺的溶解性，如Mav等人将三乙胺加入NMP中可将聚苯胺的溶解性提高50倍左右(Mav，I.；Zigon，M.；Sebenik，A.Sulfonated polyaniline.Synt Met.1999，101：717-718)。另一种方法则是从聚苯胺分子结构本身出发，通过改变聚合单体，掺杂剂种类，或采用接枝、共聚的办法对聚苯胺分子链进行修饰改性来提高聚苯胺分子的溶解性。

利用有机功能质子酸对聚苯胺进行掺杂，是目前对聚苯胺改性的主要方法。由于有机功能质子酸具有较高的分子量和较大的分子体积，可以通过与聚苯胺分子相互作用来增大聚苯胺分子链间的距离和减小聚苯胺分子链间的作用力。同时，由于有机功能质子酸能够增强掺杂剂与溶剂之间的相互作用，在保持其高电导率等优点的同时，也获得了良好的溶解性能和加工性能。在分子修饰方面，通过改变聚合单体，在其芳环主链结构上引入适当长度的侧链或其他官能团，利用侧链或官能团改性来促进聚苯胺的溶解。