[发明专利]油性溶剂中合成聚吡咯的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料、化工、生物、离子检测、金属防腐等技术领域，特别是在化学氧化法制备聚吡咯方面。

背景技术

聚吡咯一种黑色粉末状固体或者黑色薄膜状固体，其形貌的不同主要取决于合成方法的不同，化学氧化法合成的聚吡咯大多为粉末状，而电化学法合成的聚吡咯多为薄膜状，聚吡咯不溶于水，也不溶于绝大多数有机溶剂，当今社会，能源资源的匮乏，资源利用率低，浪费大，合成新型高分子材料对社会的发展日趋重要，高分子材料的研究一度成为社会关注的热点，有关高分子材料的文章与专利也层出不穷，在高分子材料的研究当中，聚吡咯材料被公认为最具研究前景的高分子材料之一。在已有的研究当中，聚吡咯材料导电率好、环境稳定性好，已经在超级电容器材料上得到了很好的应用。薄膜状的聚吡咯附着在金属表面，使金属与外界隔绝，有效地避免了金属的氧化。聚吡咯不溶于油性溶剂，可通过其包裹破胶剂，在石油开采当中也具有广泛的应用。有关聚吡咯方面的应用更是数不胜数，所以为了得到聚吡咯产物，人们研究和尝试了各种办法(该处指化学氧化法合成)，但是该研究合成的方法主要都是集中在水相溶剂中，在油性溶剂溶剂中难以发挥其优势，同时在油性溶剂中合成聚吡咯的报告也是微乎其微，所以在油性溶剂中合成聚吡咯意义重大；

(1)过硫酸铵法；在去离子水中，加入过硫酸铵固体颗粒，进行机械搅拌1h，使过硫酸铵固体颗粒完全溶解，滴加乙酸或盐酸控制溶液pH为2-3，加入少量分散剂，起到分散和提供阴离子的作用，快速滴加经冷藏的吡咯单体(或者冰浴)，机械搅拌4-6h，捞出黑色物质，超声，洗涤三次，50℃真空干燥24h，即可得到产物。过硫酸铵为水溶性，在油性溶剂中难以发挥其优势，虽然在油性溶剂中也能制备出聚吡咯，但是过硫酸铵被包裹在聚吡咯当中，得到的聚吡咯纯度极低。

(2)三氯化铁法；在去离子水中，加入三氯化铁固体颗粒，机械搅拌1h，使得三氯化铁溶液能够充分溶解，滴加乙酸或者盐酸调节溶液pH为2-3，滴加少量分散剂，快速滴加经冷藏的吡咯单体(或者冰浴)，机械搅拌4-6h，捞出黑色物质，超声，洗涤三次，50℃真空干燥24h，即可得到产物。因三氯化铁溶于水中具有强烈的颜色干扰，不利于聚吡咯合成中颜色变化的观察，且在合成聚吡咯当中有铁离子的掺杂，对聚吡咯的纯度有一定的影响。

(3)过氧化氢法(或过氧乙酸法)；在去离子水中加入过量过氧化氢(或过氧乙酸)，机械搅拌使得过氧化氢(或过氧乙酸)在水溶液中充分溶解，在滴加单体之前可以通氮气做保护气，滴加盐酸或者乙酸控制溶液pH为2-3(过氧乙酸体系中无需滴加盐酸或者乙酸)，快速滴加吡咯单体，机械搅拌待有黑色聚吡咯生成为止，捞出黑色物质，超声，洗涤三次，50℃真空干燥24h，即可得到产物。该方法合成的聚吡咯耗时长,产量相对较低，大规模工业生产具有一定的局限性。

上述的几种方法都能够制备出聚吡咯产物，但是制备出的聚吡咯大多是在水相溶剂当中，且多采用无机盐作为氧化剂，并且上述几种方法合成的聚吡咯都是分子量较大，本发明采用有机过氧化物且在油性溶剂当中制备聚吡咯，本发明得到的聚吡咯反应速率极快，合成了小分子量的聚吡咯，在快速滴加吡咯单体时，观察到颜色立即变为墨绿色，说明吡咯单体被氧化，不到半个小时，颜色即变为黑色，说明聚吡咯产物已经合成，为让反应的单体聚合完全，继续机械搅拌4-6h。本发明合成的聚吡咯具有纯度高、反应速率快、产能大、反应条件温和、产品易于分离、耐高温、稳定性强、抗压能力好、成本投入低等优点。

发明内容

本发明的目的在于提出在油性溶剂中合成聚吡咯的方法。

所述的方法是将十二烷基硫酸钠、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇、丁醇、过氧乙酸、过氧化苯甲酰、吡咯单体、以及油性溶剂在室温或冰浴条件下充分搅拌，再经过超声、洗涤、干燥即可得到黑色的聚吡咯产物。

具体步骤如下；

(1)将十二烷基硫酸钠，聚乙二醇6000,聚乙烯吡咯烷酮，过氧化苯甲酰加入油性溶剂中，在室温条件(或者冰浴)下，机械搅拌使聚乙二醇6000、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮以及过氧化苯甲酰充分溶解。

(2)在上述溶液中，加入丁醇、乙醇溶液，滴加少量过氧乙酸，调节溶液pH为2-3(吡咯在酸性条件下即能聚合)，继续机械搅拌，使溶液混合均匀。

(3)待溶液混合均匀后，快速滴加吡咯单体，溶液变为墨绿色，反应不到半小时溶液变为黑色，说明有黑色聚吡咯生成，为使反应完全，继续机械搅拌使反应充分。