[发明专利]一种聚苯胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚苯胺的制备方法。

背景技术

聚苯胺作为一种重要的导电高分子材料，得到了人们的广泛关注和研究。然而，聚苯胺特殊的刚性结构使得在乙醇、四氢呋喃等普通溶剂中很难溶解，即使在N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等强极性溶剂中也很难达到100%的溶解。而聚苯胺的溶解性与其制备方法是有关的，例如：在酸性介质中，过硫酸铵为氧化剂制备的聚苯胺（MacDiarmid等人，Mol.Cryst.Liq.Cryst.，1985，121，173）具有很高的分子量（数均分子量Mn=1.8～2.7万，重均分子量Mw=10.6～18.2万），如此高的分子量使得具有优异刚性结构的聚苯胺难以溶解在普通溶剂中，给聚苯胺的应用以及加工带来很大的难题。

为了解决聚苯胺溶解性的问题，申请号为871046024中国专利公开了一种可溶性聚苯胺及其衍生物的制备及其成膜，在制备过程中以氯酸钾、过硫酸铵、重铬酸钾以及高锰酸钾等物质作为氧化剂，同时，加入了硫酸亚铁以及硫酸铜作为还原剂，最后对得到的产物进行复杂的酸解或碱解过程，得到了完全可溶或部分可溶的聚苯胺；然而该专利制备聚苯胺的过程非常复杂，而且难以有效地控制聚苯胺分子量，同时溶解性也不够理想。申请号95108490.9的中国专利以有机溶剂和水为混合溶剂，过硫酸铵为氧化剂，制备了一种全溶性不同分子量聚苯胺及其衍生物，得到的聚苯胺可以全溶于N-甲基吡咯烷酮中；该专利采用的有机溶剂包括醇、酮、芳香烃以及四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜以及二甲基甲酰胺。申请号为97101355.1中国专利公开了超低分子量聚苯胺的制备，其技术核心是以过氧化氢为氧化剂，过渡金属为催化剂，加入有机溶剂以及表面活性剂，通过乳液聚合方法，制备了高溶解性、超低分子量的聚苯胺及其衍生物，得到的聚苯胺可以全溶于二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中，在四氢呋喃中溶解度为60%。以上专利制备的聚苯胺在普通溶剂中溶解性仍然较差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种溶解性高的聚苯胺的制备方法。

有鉴于此，本申请提供了一种聚苯胺的制备方法，包括以下步骤：

将苯胺与有机溶剂混合，得到第一混合溶液；

将无机酸水溶液与氧化剂混合，得到第二混合溶液，所述氧化剂为铁氰化钾；

将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合，反应后得到聚苯胺。

优选的，所述有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、正己烷、甲苯和二甲苯中一种或多种。

优选的，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸和硼酸中的一种或多种。

优选的，所述苯胺与氧化剂的摩尔比为1：（1.2～20）。

优选的，所述苯胺在所述第一混合溶液中的浓度为1～6mol/L。

优选的，所述苯胺在所述第一混合溶液中的浓度为1.5～3mol/L。

优选的，所述第二混合溶液中所述氧化剂的浓度为1～3mol/L；所述第二混合溶液中所述无机酸的浓度为0.5～3mol/L。

优选的，得到聚苯胺的过程具体为：

a）将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合，反应后得到反应产物；

b）将所述反应产物进行洗涤；

c）将步骤b）得到的产物采用0.5～1mol/L的氨水浸泡2～24h，然后用去离子水洗涤；

d）将步骤c）得到的产物真空干燥得到聚苯胺。

优选的，所述真空干燥的真空度为0.6Mpa～0.9Mpa，所述真空干燥的时间为24～36h，温度为40～50℃。

优选的，所述反应的时间为12～36h，所述反应的温度为-5℃～25℃。

本发明提供了一种聚苯胺的制备方法，首先将苯胺与有机溶剂混合，得到第一混合溶液，然后将铁氰化钾与无机酸水溶液混合，得到第二混合溶液，最后将第一混合溶液与第二混合溶液混合，反应后即得到聚苯胺。本申请在聚苯胺的制备过程中，选用氧化还原电位低的铁氰化钾作为氧化剂，其氧化能力比较弱，使得到的聚苯胺分子量较小，保证了聚苯胺结构的规整性；并且本申请将苯胺溶于有机溶剂，将铁氰化钾溶于无机酸水溶液，使苯胺在有机溶剂与水的界面处发生界面聚合，生成的聚苯胺迅速进入水相中，从而使制备的聚苯胺结构规整，没有较多的支化类副产物，具有更高的溶解性。综上所述可知，本申请通过采用低氧化还原电位的铁氰化钾氧化剂与界面聚合法，使制备的聚苯胺结构规整，分子量较低，从而聚苯胺的溶解性较高。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的聚苯胺的GPC谱图；