[发明专利]核壳结构聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺导电复合材料及其制备

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种核壳结构聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺导电复合材料及其制备方法。

背景技术

导电聚苯胺因其具有独特的化学、电学、光学和热学性能，以及可逆的掺杂 / 脱掺杂过程，在智能窗、电致变色器件、隐身材料、电极材料、防腐涂料等方面有着广泛的应用前景。

聚2,3-二甲基苯胺作为导电聚苯胺环取代衍生物中较为重要的一种，目前，关于聚2,3-二甲基苯胺的研究主要集中在传感器方面，但是由于甲基的存在，在制备过程中极易被氧化，因此很难制得具有导电性的聚2,3-二甲基苯胺，如：Anjali等人通过溶液聚合法制备了聚2,3-二甲基苯胺，并研究了其在脂肪醇传感器中的应用，但制备出的聚2,3-二甲基苯胺电阻仅有10⁶Ω(Polyaniline and its substituted derivatives as sensor for aliphatic alcohols[J].Sensors and Actuators B, 2000, 67: 173-177）；Milind等人也在溶液体系中制备出了聚2,3-二甲基苯胺，发现其对空气的相对湿度具有传感效应 (Poly(2,3-dimethylaniline) as a competent material for humidity sensor[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2001, 81:1382-1387)，但制备出的聚2,3-二甲基苯胺电阻均在10⁷Ω这一范围，已进入了绝缘体的范畴。由于现有技术制备出的聚2,3-二甲基苯胺电导率太低，极大地限制了它在其它传感器、导电元器件以及电极活性材料等方面的进一步研究。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，而提供一种具有较高电导率的核壳结构聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺导电复合材料及其制备方法。

本发明所涉及的一种核壳结构聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺导电复合材料，是一种以聚2,3-二甲基苯胺为核，聚苯胺为壳的核壳结构导电复合材料。

该复合材料是先用溶液聚合法制得聚2,3-二甲基苯胺，通过抽滤、洗涤、烘干、研磨后得到其粉末；再以粉末状的聚2,3-二甲基苯胺为核，通过溶液聚合法或乳液聚合法在其表面进行聚合，形成核壳结构的聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺导电复合材料。

该复合材料的制备具体步骤如下：

1) 核的制备：

向反应器A中依次加入25ml蒸馏水8.2×10^-3mol浓盐酸(市售含量36~38%)和8.15×10^-3mol 2,3-二甲基苯胺，搅拌30min使其混匀；然后滴入12.5ml 1.2mol/L氧化剂溶液(氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钠中的一种)，于30℃下搅拌反应12h；抽滤，并用蒸馏水洗涤滤饼至滤液无色；滤饼在60℃下干燥12h后，取出研磨，得到粉末状聚2,3-二甲基苯胺，以此为核；

2) 壳的制备：

a．将步骤1)制得的聚2,3-二甲基苯胺末移至反应器B中，加入1.2mol/L的盐酸溶液，搅拌使其分散均匀；向反应器B中加入苯胺，搅拌30min使其混匀；其中，盐酸溶液与苯胺的体积比为50:1，苯胺与步骤1)中2,3-二甲基苯胺的摩尔比为1~4:1；

b．将0.58mol/L的氧化剂溶液缓慢滴入反应器B中，在0~30℃下反应5~8h；其中，氧化剂与苯胺的摩尔比为0.4~1:1，氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钠中的一种；

c．抽滤，用0.1mol/L的盐酸溶液洗涤滤饼至滤液无色；滤饼在60℃下干燥8~12h，取出研磨后，即得核壳结构聚2,3-二甲基苯胺 / 聚苯胺导电复合材料。

上述制备方法中，壳的制备也可以通过如下步骤获得：

a：将步骤1)制得的聚2,3-二甲基苯胺粉末移至反应器B中；将乳化剂溶于1.2mol/L的盐酸溶液后，加入到反应器B中，随后加入苯胺，搅拌下乳化30min；其中，乳化剂与苯胺的摩尔比为0.6~1:1，乳化剂是十二烷基苯磺酸钠，盐酸溶液与苯胺的体积比为50:1，苯胺与步骤1)中2,3-二甲基苯胺的摩尔比为1~4:1；

b．将0.58mol/L的氧化剂溶液缓慢滴入反应器B中，在0~30℃下反应5~8h；其中，氧化剂与苯胺的摩尔比为0.4~1:1，氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钠中的一种；