[发明专利]一种反应性液态芯材的导电聚合物微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种反应性液态芯材的导电聚合物微胶囊及其制备方法，属于功能材料制备技术领域。

技术背景：

随着聚乙炔在二十世纪七十年代的面世，导电聚合物因其优越的导电性和电活性，使其在科学和技术相关领域受到了广泛的关注。经各种元素或基团掺杂的导电聚合物在具有优异的电导性和电活性的同时，仍然可以保持一定的机械灵活性和较高的热稳定性，从而使得它们在散热、防静电、电磁屏蔽、防腐、光发射器件、电显示、生物传感器和执行器等方面有着极其广泛的应用前景。

将材料微胶囊化并包裹各种固态、液态或气态芯材具有十分重要的意义。一方面，能够改变物质重量、体积、状态或表面性能，控制芯材物质的释放速率，隔离外界活性物质，从而提高芯材稳定性等；另一方面，微包裹后的芯材适合于各种深加工，且储存、运输便利，从而具有更为广阔的应用空间。其中，采用各种绝缘聚合物包覆反应性液态芯材(如异氰酸酯、烷氧基硅烷、氰基丙烯酸酯等)并应用于自修复防腐涂层的研究已受到广泛关注。这些反应性液态芯材在无任何外部作用(光照、加热等)或催化剂存在的条件下能够自发地与湿气或水反应并形成固态聚合物。基于该机制，涂层表面的划痕得以修复并最终阻止腐蚀的发生。尽管基于自修复的原理，绝缘聚合物微包裹的反应性液态芯材能够有效地阻止划痕处的腐蚀，但芯材及其绝缘聚合物壳层在涂层中无防腐功能，从而具有一定的应用局限性。

关于导电聚合物(如聚吡咯或聚苯胺)微胶囊的研究已有相关报道，但其包裹的芯材往往具有较高的化学和物理稳定性，如石蜡(Silakhori,M.,Naghavi,M.S.,Metselaar,H.S.C.,Mahlia,T.M.I.,Fauzi,H.,Mehrali,M.Materials,2013,6,1608-1620.)、电解质(Kisiel,A.,Kijewska,K.,Mazur,M.,Maksymiuk,K.,Michalska,A.Electroanalysis,2012,24,165-172.)、矿物油(Mazur,M.Langmuir,2008,24,10414-10420.)、染料溶剂D.,Budniak,A.,Kijewska,K.,Blanchard,G.J.,Mazur,M.Polymer,2013,54,4538-4544.)等。此外，现有制备导电聚合物微胶囊的方法往往较为繁琐，反应条件较为苛刻，或微胶囊品质差甚至难以收集到干燥的样品。

中国专利公告号CN100500700C报道了，一种壳层可控导电聚吡咯/聚苯乙烯复合微球及聚吡咯中空微胶囊的制备方法，该微胶囊具有比表面大、吸附性强、凝集作用大及表面反应能力强等优点。然而此发明专利的制备过程较为繁琐，包括聚合物微球制备、离心纯化和导电单体在聚合物微球表面的聚合。此外，整个制备过程需通氮气，从而增加了成本。

将导电聚合物微胶囊化并且包裹反应性液态芯材可以集成二者的功能，从而具有更重要的研究意义和更为广泛的应用价值。实际上，通过导电聚合物微胶囊包裹反应性液态芯材的研究，目前还未见报道。

发明内容：

本发明的目的在于针对上述存在技术问题提供了一种反应性液态芯材的导电聚合物微胶囊及其制备方法。

本发明提供的反应性液态芯材的导电聚合物微胶囊，其平均直径为10～1000μm，壳层为厚度0.2～50μm的导电聚合物，壳层表面具有直径50～500nm的导电聚合物颗粒，导电聚合物含量为20～50wt％，芯材含量为50～80wt％。

其制备方法包括如下步骤：

步骤一：室温下配置含有0.5～3wt％表面活性剂的水溶液，并加热到30～60℃，将相当于表面活性剂水溶液质量0.05～0.25倍的反应性液态芯材作为油相添加到上述表面活性剂水溶液中，并以200～2000rpm的速度搅拌10～30min，而后降低搅拌速度至50～200rpm并继续反应30～120min，自然冷却后，产物经去离子水洗涤5～7次，得到悬浮液；

步骤二：添加步骤一所述油相质量1～5倍的2～20wt％酸性氧化剂水溶液或1～5wt％杂芳环单体水溶液至所述步骤一的悬浮液中，室温、100～300rpm机械搅拌环境下反应5～20min后，再分5～20次、每次间隔2～20min添加总量相当于所述步骤一油相质量1～5倍的1～5wt％杂芳环单体水溶液或2～20wt％酸性氧化剂水溶液进行聚合反应1～12h，得到的产物经去离子水清洗5～7次并烘干，其中本步骤中第一次添加的水溶液与后面添加的水溶液不为同一种物质。