一種導(dǎo)電高分子材料polymelem及制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種導(dǎo)電高分子材料polymelem及制備 方法和應(yīng)用，該材料能夠被廣泛應(yīng)用于全塑金屬防腐技術(shù)、船舶防污技術(shù)、太陽能電池、電 磁屏蔽技術(shù)、抗靜電技術(shù)、電致變色、傳感器元件、催化材料和隱身技術(shù)等技術(shù)中。
【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)電高分子材料，如聚苯胺等，自開發(fā)以來，以其良好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和 電化學(xué)可逆性，優(yōu)良的電磁微波吸收性能，潛在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成 方法簡便，還有獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象等特性，成為現(xiàn)在研究進(jìn)展最快的材料之一。以導(dǎo)電高 分子材料為基礎(chǔ)的功能材料，被廣泛用于防腐涂料、船舶防污、二次電池、電磁屏蔽、電致變 色、傳感器元件、催化材料等領(lǐng)域。
[0003] 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物一般用電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過適當(dāng)電子給體或受體 進(jìn)行摻雜后制得。迄今為止，通過共軛聚合而得到的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物的數(shù)目是很有限的。 其中最具代表性的兩個是聚對苯撐和聚苯胺。聚對苯撐（P〇lyparaphenylene，PPP)具有苯 環(huán)的長鏈結(jié)構(gòu)，有較高的電導(dǎo)性，良好的空氣穩(wěn)定性和耐熱性。通常PPP的合成工藝主要 采用如下兩種方法：化學(xué)縮合和電化學(xué)聚合?；瘜W(xué)聚合法得到的PPP粉狀物都不導(dǎo)電，如 用CuC1 2-A1C13催化得到的PPP導(dǎo)電率接近10 12S/cm。若用AsF5, A1C13, FeCl3等電子受體 或K，Li等電子給體對其進(jìn)行摻雜，則電導(dǎo)率顯著提高。而聚苯胺作為最重要的結(jié)構(gòu)型導(dǎo) 電聚合物聚苯胺（P〇lyaniline，PANI)，因其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，且原料價格低廉，是目 前導(dǎo)電高聚物研究的熱點(diǎn)。聚苯胺是苯胺鹽酸鹽在水相中被過硫酸銨氧化聚合而成的導(dǎo)電 高分子材料。聚苯胺自從1984年，被美國賓夕法尼亞大學(xué)的化學(xué)家MacDiarmid等重新開 發(fā)以來，以其良好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)可逆性，優(yōu)良的電磁微波吸收性能， 潛在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法簡便，還有獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象等特性，成 為現(xiàn)在研究進(jìn)展最快的導(dǎo)電高分子材料之一。但是由于聚苯胺難熔難溶，用純聚苯胺作涂 料不現(xiàn)實(shí)，必須與其它常用的基體樹脂配合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供了一種導(dǎo)電高分子材料polymelem，其化學(xué)式如下：
[0005]
[0006] 該材料具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，且作為導(dǎo)電高分子材料兼具金屬的導(dǎo) 電性和塑料的可加工性及金屬和塑料所欠缺的化學(xué)和電化學(xué)性能，polymelem在溶液中分 散性很好，因此具有較好的溶液加工性，能與其它樹脂進(jìn)行摻雜，其電導(dǎo)率可以通過化學(xué) 摻雜或電化學(xué)方法來加以調(diào)節(jié)。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的在于提供了一種導(dǎo)電高分子材料polymelem的制備方法，制 備方法簡單易行，原料價格低廉，合成及改性操作方便。
[0008] 本發(fā)明還有一個目的在于提供了 一種導(dǎo)電高分子材料polymelem在制備導(dǎo)電高 分子材料中的應(yīng)用，包括制備不同導(dǎo)電率的導(dǎo)電高分子材料中的應(yīng)用。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施：
[0010] -種導(dǎo)電高分子材料polymelem的制備方法，包括將蜜勒胺（melem)與鹽酸混合， 劇烈攪拌2-12小時，得到白色絲狀產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌和干燥后得到polymelem晶體。
[0011] 以上所述方案中，優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為0_60°C ;
[0012] 以上所述方案中，優(yōu)選的，melem與HC1的摩爾比為1 :20-50 ;
[0013] polymelem的化學(xué)式如下：
[0014]
123 其中：NH2代表一個氮原子與兩個氫原子構(gòu)成的氨基，N代表氮原子，H2N代表兩個 氫原子與一個氮原子構(gòu)成的氨基，η代表多個基團(tuán)相連（n>50)，NH是一個氮原子與一個氫 原子構(gòu)成的氨基。 2 以上方法中所述的原料melem，可用本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備，也可利用本發(fā)明的方 法進(jìn)行制備： 3 將氯化銨與三聚氰胺（melamine)按摩爾比為1 :0. 5-2. 0混合后研磨，將研磨后的 混合物原料放入玻璃管中；最后將玻璃管放入管式加熱爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，300-340攝氏 度熱解4小時后，得到最終產(chǎn)物melem，化學(xué)式如下：
[0018]
[0019] 一種導(dǎo)電高分子材料polymelem在制備不同電導(dǎo)率導(dǎo)電材料中的應(yīng)用：
[0020] 將對甲苯磺酸（p-TSA)與polymelem的水溶液混合后，過濾干燥，即可獲得不同導(dǎo) 電性能的導(dǎo)電材料，還可以使用樟腦磺酸（CSA)、十二烷基苯磺酸（DBSA)或萘磺酸來摻雜 polymelem,以調(diào)節(jié)polymelem的導(dǎo)電性能。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0022] A、本發(fā)明的導(dǎo)電高分子材料是一個新的電子型導(dǎo)電高分子材料，是以melem結(jié)構(gòu) 單元作為主體的共軛高分子聚合物。Melem結(jié)構(gòu)中的π鍵電子數(shù)是14個，是迄今所有電子 型導(dǎo)電高分子材料中最多的，而較多的活潑η鍵電子，特別是與摻雜劑形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合 物后，容易從軌道上逃逸出來形成自由電子，即可以更加有效的傳導(dǎo)電流。
[0023] B、polymelem是白色粉末狀材料，有原料易得、合成簡便、耐高溫及抗氧化性能良 好等眾多優(yōu)點(diǎn)；相比于其它的電子型導(dǎo)電高分子材料，它在溶液中的運(yùn)動性使得它的摻雜 和溶液加工都要更加容易，這些優(yōu)點(diǎn)使得這一材料更具工業(yè)應(yīng)用潛力。
[0024] C、polymelem是通過自組裝過程形成的高分子納米材料，所以在分子器件和分子 電路方面的應(yīng)用都有獨(dú)特的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中melem的XRD譜圖。
[0026] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中polymelem的XRD譜圖。
[0027] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中polymelem的SEM(掃描電鏡）照片。
[0028] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中polymelem的TEM(透射電鏡）照片。
[0029] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中melem的固體碳核磁譜圖。
[0030] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中polymelem的固體碳核磁譜圖。
[0031] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中polymelem的電導(dǎo)率。
[0032] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例3中polymelem在對甲苯磺酸（p-TSA)摻雜后的電導(dǎo)率。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖與【具