專利名稱：纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電復(fù)合材料，具體地說，涉及一種聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
硅藻土(化學(xué)成分主要是SiO2.nH2O)屬非金屬礦，其具有色淺、質(zhì)輕、空隙度大、吸附性強(qiáng)、隔熱、隔音、絕緣、熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，更重要的是價格低廉，因而廣泛用于生產(chǎn)助濾劑、填料、吸附劑、磨料和載體等等。
填料是硅藻土的第二大用途。而作為填料，硅藻土的一個重要的應(yīng)用是用于天然橡膠、合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填充劑，尤其是在無污染的淺色橡膠制品中，硅藻土可以替代補(bǔ)強(qiáng)的白炭黑，或部分替代白炭黑。盡管硅藻土作為填料有很多優(yōu)點(diǎn)，但硅藻土是絕緣體。隨著電子工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對具有抗靜電性能的橡膠和塑料制品的需求量正日益增長，因此開發(fā)兼具補(bǔ)強(qiáng)以及導(dǎo)電性能的硅藻土填料將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。
導(dǎo)電聚合物是近二、三十年發(fā)展起來的新型材料。由于導(dǎo)電聚合物具有一系列獨(dú)特的物理化學(xué)性能，因此可廣泛用于開發(fā)多種功能性的材料和器件。近年來，以導(dǎo)電聚合物為主體的功能性復(fù)合材料已受到化學(xué)和材料學(xué)界的廣泛關(guān)注和研究，尤其是導(dǎo)電聚苯胺與許多無機(jī)材料的復(fù)合材料。盡管聚苯胺價格低廉、環(huán)境穩(wěn)定性好，但導(dǎo)電聚苯胺是難溶、難熔的，這就極大地限制了它的應(yīng)用。國內(nèi)外許多學(xué)者的研究結(jié)果表明，通過有機(jī)酸的摻雜可以在一定程度上解決導(dǎo)電聚苯胺在一些常見有機(jī)溶劑中的溶解性問題，但是大量使用的有機(jī)溶劑帶來了環(huán)境的污染。另一種解決導(dǎo)電聚苯胺可加工性的途徑是通過原位氧化聚合直接制備導(dǎo)電聚苯胺和其它材料的復(fù)合材料。目前通過原位氧化聚合法制備的聚苯胺和其它無機(jī)材料的復(fù)合材料也是很多的，本發(fā)明人也曾通過聚苯胺對硅藻土的表面修飾制備了聚苯胺/硅藻土導(dǎo)電復(fù)合材料，但是所得到的導(dǎo)電硅藻土復(fù)合材料的形貌依然是硅藻土帶有微孔的圓形或橢圓形的藻瓣。迄今為止，通過一步原位氧化聚合法制備纖維狀的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的研究成果尚無公開報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供了一種通過一步原位氧化聚合法制備的纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料，填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的空白。
本發(fā)明所述的纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述的導(dǎo)電復(fù)合材料以苯胺單體和硅藻土為原料、亞氯酸鹽為氧化劑、無機(jī)酸水溶液為溶劑，經(jīng)一步原位氧化聚合制得；其中苯胺單體和硅藻土的重量比為1∶0.5～3.0，氧化劑與苯胺單體的摩爾比為1∶0.8～3.0。
本發(fā)明所述的纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料，其纖維直徑小于100nm，導(dǎo)電率為0.01～5S/cm。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的溶劑為鹽酸或硫酸；優(yōu)選的氧化劑亞氯酸鈉；推薦的原位氧化聚合時間為2～12小時。


圖1硅藻土的透射電鏡2纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的透射電鏡圖具體實(shí)施方式
制備本發(fā)明所述的纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料包括如下步驟(1)將硅藻土研磨成300目的粒子，并在稀鹽酸中超聲清洗1～2小時，過濾后在50℃～100℃條件下干燥。
(2)將經(jīng)步驟(1)處理過的硅藻土和鹽酸或硫酸水溶液置于反應(yīng)器中，再向反應(yīng)器中加入一定量的苯胺單體(苯胺單體和硅藻土的重量比為1∶0.5～3.0)，經(jīng)超聲分散后加入亞氯酸鹽(亞氯酸鹽與苯胺單體的摩爾比為1∶0.8～3.0)，在攪拌條件下氧化聚合2～12小時，過濾、洗滌后在50℃條件下真空干燥24小時，得到目標(biāo)物。
本發(fā)明所述的纖維狀的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料不僅擁有納米材料的小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，而且與現(xiàn)有聚苯胺/硅藻土導(dǎo)電復(fù)合材料(通過聚苯胺表面修飾硅藻土制得)相比，具有更好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1取1.0g處理過的硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有1.2g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合5小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑大約為50～100nm，而電導(dǎo)率為1.5S/cm。
實(shí)施例2取1.0g處理過的硅藻土和0.6g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有0.72g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合2小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑為50～100nm，而電導(dǎo)率為2.8×10-2S/cm。
實(shí)施例3取1.0g處理過的硅藻土和3.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有3.6g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合5小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑大約為50～100nm，而電導(dǎo)率為3.6S/cm。
實(shí)施例4取1.0g處理過的硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有0.8g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合5小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑大約為50～100nm，而電導(dǎo)率為0.6S/cm。
實(shí)施例5取1.0g處理過的硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有2.9g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合5小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑大約為50～100nm，而電導(dǎo)率為1.2×10-1S/cm。
實(shí)施例6取1.0g處理過的硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散2小時后加入20ml含有1.4g亞氯酸鉀氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合3小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑為50～100nm，而電導(dǎo)率為7.2×10-2S/cm。
實(shí)施例7取1.0g硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 2M HCl溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有1.2g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合12小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑大約為50～100nm，而電導(dǎo)率為1.1S/cm。
實(shí)施例8取1.0g處理過的硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 1M H2SO4溶液的三口燒瓶中，超聲分散1小時后加入20ml含有1.2g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合5小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑為50～100nm，而電導(dǎo)率為2.9×10-1S/cm。
實(shí)施例9取1.0g硅藻土和1.0g蒸餾過的苯胺放入含有20ml 1M H2SO4溶液的三口燒瓶中，超聲分散2小時后加入20ml含有1.2.g亞氯酸鈉氧化劑的水溶液。在攪拌條件下室溫氧化聚合5小時，過濾、洗滌后在50℃條件下干燥24小時，得到淺綠色的固體粉末。所制備的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料的平均纖維直徑為50～100nm，而電導(dǎo)率為8.1×10-1S/cm。
權(quán)利要求
1.一種纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述的導(dǎo)電復(fù)合材料以苯胺單體和硅藻土為原料、亞氯酸鹽為氧化劑、無機(jī)酸水溶液為溶劑，經(jīng)一步原位氧化聚合制得；其中苯胺單體和硅藻土的重量比為1∶0.5～3.0；氧化劑與苯胺單體的摩爾比為1∶0.8～3.0。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，其中所說的氧化劑為亞氯酸鈉或亞氯酸鉀。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，其中原位氧化聚合反應(yīng)時間為2～12小時。
4.如權(quán)利要求1～3所述任意一種導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，其中所說的無機(jī)酸為鹽酸或硫酸。
5.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，其中所用的硅藻土經(jīng)預(yù)處理，即經(jīng)研磨成300目的粒子，并在稀鹽酸中超聲清洗1～2小時，過濾后在50℃～100℃條件下干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纖維狀聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料，其以苯胺單體和硅藻土為原料、亞氯酸鹽為氧化劑、無機(jī)酸水溶液為溶劑，經(jīng)一步原位氧化聚合制得。所述的纖維狀的聚苯胺/硅藻土納米導(dǎo)電復(fù)合材料不僅擁有納米材料的小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，而且與現(xiàn)有聚苯胺/硅藻土導(dǎo)電復(fù)合材料(通過聚苯胺表面修飾硅藻土制得)相比，具有更好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。
文檔編號C08K3/34GK1651514SQ200510023159
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者李星瑋, 李曉瑄, 王庚超, 李翔 申請人:華東理工大學(xué)