| Приоритети: | Изобретението се отнася до метод за получаване на проводим полианилин без добавяне на киселина към реакцията. Методът се състои в това, че окислителят се разтваря в чист разтворител и на капки при разбъркване се добавя анилиновият мономер. След това реакционната смес се поддържа при температура от 10°С до 35°С за период от време от 4 часа до 10 часа. Полученият проводим полианилин се утаява чрез потапяне в дестилирана вода и се отделя. Изобретението прави възможно разработването на екологично чист, некорозивен метод за производство на полианилин. 11 т.п. f-ly, 1 табл.
Настоящото изобретение се отнася до нов метод за производство на проводим полианилин. По-специално, настоящото изобретение се отнася до прост процес за производство на проводим полианилин в некиселинна среда.
Проводимите полимери все повече се използват в различни електронни и електрически устройства и полета като сензори, светодиоди, антистатични агенти, електромагнитно екраниране и др. Сред различните видове проводими полимери анилинът е най-широко използваният поради високата си стабилност и възможност за обработка. Синтезът на полианилин обикновено включва полимеризация на анилин във водна киселинна среда при ниска температура, като се използва окислител и инициатор. Този метод е добре документиран в литературата (Ref. Kricheldorf, Handbook of Polymer Synthesis, Pt.B, Marcel Dekker, Ню Йорк, 1992 г.,стр.1390; F. Lux, Polymer, том 35, 1994, стр. 2945, Y. Cao, A. Ndereatta и A.J. Heeger, Polymer, том 30, 1989, стр. 2305). Известният метод се провежда във воден разтвор на протонна киселина като солна киселина (1 mol на 1 mol анилин), към който се добавя окислител/инициатор в количество 1:1.2 mol на 1 mol мономер. Полимерът се получава като прах, който се филтрува, промива се първо с вода и след това с 2М разтвор на киселина за въвеждане на добавки (добавки) и накрая се изсушава. Такава подготовка изисква голям брой етапи и има много недостатъци, особено при производството на полианилин в голям мащаб. Тъй като полимеризационната среда е силно кисела, са необходими специални реактори, които са устойчиви на корозия. Следващите стъпки са трудоемки, тъй като многократните измивания са от съществено значение за отстраняване на киселината. В много случаи става необходимо да се отстранят примесите от полимера или да се неутрализира с амоняк. Такъв процес става дълъг поради наличието на голямо количество киселина в полимера. Използваната миеща течност също съдържа голямо количество киселина и не може да се източи директно. За отстраняване на посочените недостатъци е необходимо да се разработи алтернативен метод за производство на полианилин, който е по-безопасен за околната среда, по-малко корозивен и подходящ за целите на последващата обработка на продукта. Сред известните методи няма метод за получаване на проводим полианилин по некиселинен начин.
Основната цел на настоящото изобретение е да се разработи метод за получаване на проводим полианилин директно в некиселинна/некорозивна среда.
Съответно, настоящото изобретение се отнася до процес за получаване на проводим полимер, включващ разтварянеокислител в чист разтворител, добавяне на анилинов мономер на капки с разбъркване, поддържане на реакционната смес при температура от 10°C до 35°C за период от 4 часа до 10 часа, утаяване на полимера чрез потапяне на реакционната смес в дестилирана вода и разделяне на полимера по известни методи за получаване на проводим полианилин.
Съгласно едно изпълнение на настоящото изобретение, окислителят съдържа електрон-оттеглящи групи и е избран от групата, състояща се от соли на алкални метали с дихроматни, персулфатни и перхлоратни йони, бензоил пероксид и железен хлорид (3).
Съгласно друго изпълнение на настоящото изобретение, окислителят се използва в количество от 0.1 mol до 2 mol, за предпочитане 1.1 mol, на базата на реагента.
Съгласно друго изпълнение на настоящото изобретение, използваният разтворител съдържа полярни групи и има висока диелектрична константа над 40 и също е избран от разтворители като вода, n-метилпиролидон, диметилсулфоксид, диметилформамид, ацетонитрил и метанол или техни смеси.
Съгласно друго изпълнение на изобретението, използваният мономер е ароматно съединение, съдържащо азот и избрано от групата, състояща се от анилин, заместен анилин, анизидин, толуидин и техните заместени производни в количество от 0.01 до 0.5 mol, за предпочитане от 0.1 до 0.2 mol.
Съгласно една от характеристиките на настоящото изобретение, след филтриране на полимерния прах, е по избор да се извърши вторично добавяне на добавки, като се използват протонни киселини.
Подробно описание на изобретението
Настоящото изобретение се отнася до процес за производство на проводим полимер, включващ разтваряне на окислител в чист разтворител,добавяне на анилинов мономер на капки с разбъркване, поддържане на реакционната смес при температура от 10°C до 35°C за период от 4 часа до 10 часа, утаяване на полимера чрез потапяне на реакционната смес в дестилирана вода и разделяне на полимера по известни методи за получаване на проводим полианилин. Окислителят съдържа електрон-оттеглящи (електрон-оттеглящи) групи и е избран от групата, състояща се от соли на алкални метали с дихроматни, персулфатни и перхлоратни йони, бензоил пероксид и железен хлорид (3). Окислителят се използва в количество от 0.1 mol до 2 mol, за предпочитане 1.1 mol от реагента.
Използваният разтворител съдържа полярни групи и има висока диелектрична константа от повече от 40 и също е избран от разтворители като вода, n-метилпиролидон, диметилсулфоксид, диметилформамид, ацетонитрил и метанол или техни смеси. Използваният мономер е азотсъдържащо ароматно съединение, избрано от групата, състояща се от анилин, заместен анилин, анизидин, толуидин и техните заместени производни в количество от 0.01 до 0.5 mol, за предпочитане 0.1 до 0.2 mol. Съгласно една характеристика на настоящото изобретение, след филтриране на полимерния прах с използване на протони киселини, по избор се извършват вторични добавки.
Методът съгласно настоящото изобретение е описан по-долу с позоваване на следващите примери, които са илюстративни и не трябва да се тълкуват като ограничаващи обхвата на настоящото изобретение по никакъв начин.
Калиев персулфат (5,95 g) се разтваря в 150 ml дестилирана вода и се разбърква в продължение на 15 минути. Анилин (2,0 ml) се добавя на капки при постоянно разбъркване и реакцията се оставя да протече 24 часа при 30°C,след което разтворът придобива тъмнозелен цвят. Полианилиновият прах се утаява чрез потапяне на реакционната смес в 500 ml дестилирана вода, последвано от филтруване и сушене по известните методи, описани по-горе в подробното описание на изобретението. Полученият полимерен прах има характеристиките, показани в таблица 1.
Железен хлорид (3) (1,77 g) се разтваря в 150 ml дестилирана вода и се разбърква в продължение на 15 минути. Добавя се на капки анилин (2.0 ml) при непрекъснато разбъркване и реакцията се оставя да протече 24 часа при 30°С, след което разтворът става тъмнозелен. Полианилиновият прах се утаява чрез потапяне на реакционната смес в 500 ml дестилирана вода, последвано от филтруване и сушене по известните методи, дадени в пример 1 на настоящото изобретение. Полученият полимерен прах има характеристиките, показани в таблица 1.
Бензоил пероксид (1,77 g) се разтваря в 150 ml дестилирана вода и се разбърква в продължение на 15 минути. Добавя се на капки анилин (2.0 ml) при непрекъснато разбъркване и реакцията се оставя да протече 24 часа при 30°С, след което разтворът става тъмнозелен. Полианилиновият прах се утаява чрез потапяне на реакционната смес в 500 ml дестилирана вода, последвано от филтруване и сушене по известните методи, дадени в пример 1 на настоящото изобретение. Полученият полимерен прах има характеристиките, показани в таблица 1.
Амониев персулфат (5,3 g) се разтваря в 150 ml дестилирана вода и се разбърква в продължение на 15 минути. Анилин (2.04 g) се добавя към получения разтвор при постоянно разбъркване и реакцията се оставя да протече 24 часа при 32°С. Полимерният прах се утаява чрез потапяне на реакционната смес в 500ml дестилирана вода, последвано от филтруване, промиване с вода и сушене на въздух и във вакуум. Полученият полимерен прах има характеристиките, показани в таблица 1.