[发明专利]一种导电复合壳材空心微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电复合壳材空心微球，所述空心微球的壳材由导电聚合物、烯类聚合物、纳米SiO₂组成；所述空心微球的尺寸为5～100μm，空心微球的壁厚为100nm～2μm；所述导电聚合物的单体为苯胺、吡咯或噻吩；所述烯类聚合物的单体为单官能度烯类单体和双官能度烯类单体的混合。本发明以纳米SiO₂稳定Pickering乳液，模板法制备了以导电聚合物和烯类聚合物为壳材的导电的复合壳材空心微球，具有制备方法简单高效，空心微球结构尺寸可控的优点。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种导电复合壳材空心微球及其制备方法。

背景技术

导电聚合物是一种具有共轭分子结构的导电高分子材料，具有价格低廉、良好的环境稳定性、优异的电活性等特点以及独特的掺杂解掺杂特性，在电学、光学以及电化学领域有着广泛应用。

导电聚合物空心微球具有独特的三维空心结构，不仅可以提供大的比表面积，还可以有效地容纳活性材料在电解质离子嵌入和脱出过程中导致的体积膨胀和收缩，缓解由于体积变化导致的应力，从而提高电极材料的循环稳定性，因而受到广泛关注。目前制备导电聚合物空心微球的方法有多种，比如模板法、喷雾反应法、层层自组装法等。但都存在一些有待解决的问题：比如制备方法过于繁琐，空心微球结构和尺寸的较难控制，另外由于导电聚合物链结构刚性较大，因此目前报道的导电聚合物空心微球大多存在韧性较差的问题，在使用过程中容易发生微球的塌陷和破碎，影响了材料的电化学性能和使用稳定性。因此需要寻找一种简单高效的方法来制备性能更加优异的导电聚合物空心微球。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种导电复合壳材空心微球及其制备方法。本发明以纳米SiO₂稳定Pickering乳液，模板法制备了以导电聚合物和烯类聚合物为壳材的导电的复合壳材空心微球，具有制备方法简单高效，空心微球结构尺寸可控的优点。

本发明的技术方案如下：

一种导电复合壳材空心微球，所述空心微球的壳材由导电聚合物、烯类聚合物、纳米SiO₂组成；所述空心微球的尺寸为5～100μm，空心微球的壁厚为100nm～2μm；

所述导电聚合物的单体为苯胺、吡咯或噻吩；所述烯类聚合物的单体为单官能度烯类单体和双官能度烯类单体的混合。

所述单官能度烯类单体为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸叔丁酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、苯乙烯、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、2-丁烯酰胺中的一种或多种。

所述双官能度烯类单体为1,6-己二醇丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二甘醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯中的一种或多种。

一种所述导电复合壳材空心微球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将纳米SiO₂均匀分散于超纯水中作为水相，同时将烯类聚合物的单体、导电聚合物的单体和光引发剂溶解于有机溶剂中作为油相，将油水两相混合，在乳化机作用下形成稳定水包油型乳液；

(2)将步骤(1)制备的乳液置于紫外光下光照2～5min使烯类单体聚合，之后逐滴加入含导电聚合物单体引发剂的水溶液，静置状态下，在0～20℃条件下反应8～24h；之后采用水和乙醇交替洗涤并干燥，得到所述导电复合壳材空心微球。