[发明专利]一种聚硅氧烷改性聚苯胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机高分子化合物及其制备方法，特别涉及一种改性聚苯胺及其制备方法。

背景技术

聚苯胺是一种被广泛研究的本征导电聚合物，由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到，主链上含有交替的苯环和氮原子，具有良好的导电性能。聚苯胺合成工艺简单、廉价易得、具有优良的环境稳定性、与其他高分子材料相容性好，可用于制备传感器、电池、电容器等。随着聚苯胺合成技术的进步，生产效率不断提高，价格也逐步降低，为大规模开展研究和应用提供了可能。

近几十年国内外学者展开对聚苯胺大量研究的结果表明，聚苯胺的热稳定性及溶解性有待进一步改善，以满足现代工业对功能材料的需求。因此，聚苯胺的改性成为聚苯胺研发的重要内容。

在本发明做出之前，中国发明专利（CN 101190967A）公开了一种氯代聚苯胺的制备方法，其利用部分氧化状态聚苯胺或全还原态聚苯胺与双氧水在浓盐酸中室温下氯化反应1～4h制备获得氯代聚苯胺，该氯代聚苯胺的每6个碳原子含有2～4个氯原子。但该方法使用强氧化剂双氧水，会提高产物的氧化状态，一定程度上会损害氯代聚苯胺的电导率及溶解性。

中国发明专利（CN 100523048C）公开了一种水溶性自掺杂聚苯胺接枝共聚物的制备方法，它将聚苯胺接枝到苯乙烯磺酸和氨基苯乙烯的共聚物上，形成的接枝共聚物溶解性较好，在较宽pH范围内能防止掺杂剂迁移而导致相分离。但是该方法不仅合成路线复杂，合成步骤较多，而且第一步的产率仅为40%，导致最终产物的产率较低，极大地限制了其工业运用。另一方面，分子链上存在较多的磺酸基团，一定程度上降低了材料的热性能。

中国发明专利（CN 101643544B）公开了一种磺化聚苯胺及其制备方法，它是具有磺化苯胺链段与苯胺链段的嵌段共聚物，具有良好的导电性和耐热性。但是，该共聚物为线型分子，所含的活性官能团种类和数量有限，结构单一，难以满足现代工业对材料多功能化的要求。

中国发明专利（CN 102300907A）公开了一种聚苯胺加成预聚物、聚苯胺接枝聚合物的制备方法，它是将聚苯胺与含缩水甘油基或含异氰酸酯基的（甲基）丙烯酸酯反应获得双键，再与另一含双键的单体共聚得到聚苯胺接枝聚合物，并进一步交联成网状结构。但是接枝的聚合物为热降解温度较低的丙烯酸酯类，必然会导致该聚苯胺接枝聚合物整体热性能下降；反应过程中掺杂位点较少，导致电导率较低。

由上述现有技术可以看到，目前的聚苯胺改性技术基本只能改善聚苯胺的某些不足，而难以采用简单易行且高效的制备方法，在基本保持聚苯胺原有良好的导电性的基础上，同时提高聚苯胺的热稳定性和溶解性。因此，研究一种新的制备方法得到高性能聚苯胺，具有重要的意义和应用价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种集成聚苯胺、聚硅氧烷分子结构与性能优势，且含有活性基团的改性聚苯胺及其制备方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是提供一种聚硅氧烷改性聚苯胺的制备方法，包括如下步骤：

（1）在N₂保护、搅拌条件下，按质量比，将10份聚苯胺溶解于500～1000份二甲基亚砜中，逐滴加入1～3份含环氧基的三烷氧基硅烷和0.05～0.1份盐酸，在温度为20～50℃的条件下反应5～72小时，反应结束后洗涤、抽滤，得到有机硅改性的聚苯胺；

（2）按质量比，将10份有机硅改性的聚苯胺溶解于500～1000份二甲基亚砜中，逐滴加入10～15份水和0.05～0.1份盐酸，在温度为20～50℃的条件下搅拌反应10～72小时，反应结束后洗涤、抽滤，即得到一种聚硅氧烷改性聚苯胺。

所述的含环氧基的三烷氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷烷基)乙基三乙氧基硅烷，或它们的任意组合。

所述的聚苯胺的制备方法为：在N₂保护下，按摩尔比，将1份苯胺类单体与0.5～1份掺杂酸的水溶液混合；在温度为0～5℃的搅拌条件下，按摩尔比，滴加1份引发剂的水溶液；滴加完毕后，反应5～24小时，再分别用掺杂酸的水溶液、丙酮、去离子水洗涤，经抽滤，干燥后，得到聚苯胺。

所述的苯胺类单体为苯胺、邻甲苯胺、间氨基苯磺酸、2,3-二甲基苯胺、间甲苯胺、邻氨基苯磺酸、邻氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸的均聚物，或它们任意组合的共聚物。

所述的掺杂酸为盐酸、硫酸、硝酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸、β-萘磺酸、樟脑磺酸或十二烷基苯磺酸。