[发明专利]一种导电聚吡咯膜的制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于导电聚合物制备技术领域，具体涉及一种导电聚吡咯膜的制备方法及装置。

背景技术

导电聚合物又称导电高分子，是指具有导电功能，电导率在10S/m以上的聚合物材料。导电高分子多为聚乙炔、聚苯胺、聚比咯、聚苯撑、聚苯撑乙烯等共轭高分子，系其特征是这一类聚合物主链上含有交替的单键和双键，从而形成了大的π共扼体，经掺杂后，π电子的流动产生了导电的可能性，随着流动性的改变，其电导率在半导体和导体范围内连续可调。导电聚合物不仅具有较高的电导率，而且具有光导电性质、非线性光学性质和磁性能等，不仅具有重要的科学研究价值，而且具有极大的应用前景。

聚吡咯原料易得、具有独特的掺杂特性和高的电荷密度，高导电性（高达10³S/cm）、比电容大（200～330F/g）、能量密度高和快速充放电等优点，成为导电高分子材料中最具发展潜力的品种之一。目前，聚吡咯的制备方法主要有化学聚合和电化学聚合两种。直接电化学方法聚合产物纯度高，导电性好，但受电极面积的限制，难以大规模生产。专利(专利公开号CT02121492A)公开了一种聚吡咯纳米线的制备方法，通过在金属或碳基电极上以恒电流方法得到的具有一定一长径比的纳米聚吡咯线。专利CN101979438A也公开了一种在两相界面以电化学方法制备不同形状导电聚合物膜的方法。但这些方法得到的聚吡咯纳米线或膜受电极面积和形状的限制，难以真正工业生产；化学聚合法具有产量大，制备简单的特点，但产物纯度不高，且分离复杂，为此常常采用制备复合材料，用于电磁屏蔽导电等用途。如:专利CN2O0910021887.1公开了一种纳米石墨/四氧化三铁/聚吡咯复合磁性材料的制备方法，该方法将纳米石墨和四氧化三铁纳米颗粒分散在含有吡咯单体、掺杂剂、氧化剂的溶液中，直接将毗咯聚合在纳米颗粒表面，增强了纳米颗粒的导电性和热稳定性。专利CN101165092A则公布了一种以纳米二氧化硅为模板，在其表面制备纳米微球的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可用于制备导电聚吡咯膜的反应器装置。该装置结构简单，设计合理，采用该装置可将单体和引发剂分别溶于不互溶的两种介质如有机溶剂和水中，形成液液界面，利用化学手段进行界面聚合反应，所得产物为介于液液界面上的十分均匀致密的自支撑膜，使得膜的分离纯化极为简单。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种反应器装置，其特征在于，包括反应器本体，设置于反应器本体左侧的用于向反应器本体中加入重相的加料器，和安装于反应器本体内的用于提取反应所得产物的提取装置；所述反应器本体右侧下方设置有用于排出重相的第一出料管，所述反应器右侧中部位置设置有用于排出轻相的第二出料管，所述第一出料管和第二出料管上均设置有阀门。

上述的一种反应器装置，所述提取装置由可供重相和轻相自由通过的筛网和安装于筛网上并用于将整个提取装置安装于反应器内的固定架组成。

上述的一种反应器装置，所述加料器与反应器本体为一体设置。

上述的一种反应器装置，所述提取装置的底部位于第一出料管与第二出料管之间。

本发明还提供了一种采用上述反应器装置制备导电聚吡咯膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、配制有机相：将聚吡咯的单体溶解于有机溶剂中，然后向溶液中加入表面活性剂，得到单体浓度为0.01mol/L～1.0mol/L，表面活性剂浓度为0～2.0mo1/L的有机相；所述有机溶剂为卤代烃或烷烃；所述表面活性剂为非离子型表面活性剂；

步骤二、配制水相：将氧化剂溶解于支持电解质溶液中，然后向溶液中加入表面活性剂，得到氧化剂浓度为0.01mol/L～1.0mol/L，表面活性剂浓度为0～2.0mo1/L的水相；所述氧化剂为高氯酸钾、高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸铵、三氧化铁、硝酸铈铵或过氧化氢；所述支持电解质溶液的浓度为0.1mol/L～2.0mol/L；所述支持电解质为质子酸或可溶于水的路易斯酸；所述表面活性剂为离子型表面活性剂和/或非离子型表面活性剂；