CN102718967A

CN102718967A - 一种聚吡咯水凝胶的制备方法

Info

Publication number: CN102718967A
Application number: CN2012100663693A
Authority: CN
Inventors: 李亮; 张强; 郑华明; 夏克强; 鄢国平; 喻湘华
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明公开了一种聚吡咯水凝胶及其制备方法。一种聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：1)将2-10mmol的吡咯单体与0.5-3mmol的染料分别加入10-30mL去离子水中，然后向其中缓慢加入10-30mL含有氧化剂的水溶液，含有氧化剂的水溶液的浓度为0.2-1mol/L，然后在10-20℃下静置24-36小时；2)将步骤1)得到的产物在蒸馏水中净化平衡1周，每24小时换一次水，即得到聚吡咯水凝胶。本发明反应条件温和，工艺简单，大规模生产成本低，而且聚吡咯水凝胶具有优良的吸水性能。

Description

一种聚吡咯水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及水凝胶的制备方法，特别是一种聚吡咯水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶。水溶性或亲水性高分子，通过一定的化学或物理交联，可以形成包含大量水的三维网络结构。这类材料具有独特的机械性能、溶胀性能、刺激响应性和生物相容性，已经成为材料学科、化学学科以及生物医药学科相互渗透交叉的日益活跃的研究领域，并得到了广泛的应用。导电高分子水凝胶材料兼具水凝胶的特性和导电高分子优异的电化学活性，近年来引起了人们极大的兴趣。

根据导电高分子水凝胶的交联方式和材料结构上的区别，它们可分为化学交联型、物理交联型和复合型三种。研究发现，复合型导电高分子水凝胶结合了常规高分子水凝胶的机械性质、溶胀性质和导电高分子特有的物理化学性质，引起了人们更大的重视，并在人造肌肉、超级电容器、传感器、可充电电池等领域进行了较为深入的研究。

在各种导电高分子中，聚吡咯具有良好的环境稳定性、导电性能高等特点，是导电高分子材料中研究较多的体系之一。目前一般制备含有聚吡咯的水凝胶主要是直接填充法与原位聚合法。前者是在制备常规高分子水凝胶的体系中以悬浮颗粒的形式引入聚吡咯，在材料凝胶化后，产物中就会分散有聚吡咯组分；后者则是将常规高分子水凝胶在含有导电高分子单体的溶液中浸泡，使单体渗透进入水凝胶体系，然后将含有单体的水凝胶在氧化剂溶液中浸泡，促使导电高分子的形成。但现有技术中聚吡咯水凝胶的制备工艺一般较复杂，制备周期长，成本较高。而且制备的水凝胶内部聚吡咯含量较低且分布不均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚吡咯水凝胶的制备方法，该方法反应条件温和，工艺简单，生产成本低，具有优良的吸水性能。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)将2-10mmol的吡咯单体与0.5-3mmol的染料分别加入10-30mL去离子水中，然后向其中加入10-30mL含有氧化剂的水溶液，含有氧化剂的水溶液的浓度为0.2-1mol/L，然后在10-20℃下静置24-36小时；

2)将步骤1)得到的产物在蒸馏水中净化平衡1周，每24小时换一次水，即得到聚吡咯水凝胶。

所述染料为橙黄II、酸性大红G或直接红31。

所述氧化剂为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。

步骤2)所述蒸馏水的体积为步骤1)得到的产物的2-20倍。

本发明的有益效果是：1)在制备方法上，静置的反应条件使得高分子的分子具有更加伸展的分子链构象，可以与阳离子氧化剂、染料分子通过静电相互作用形成超分子三维网络结构。阳离子氧化剂起到了聚合氧化剂和离子交联剂的双重功效，聚合过程和凝胶化过程同时发生，一步法得到了聚吡咯水凝胶；2)本发明反应条件温和，工艺简单，大规模生产成本低，而且聚吡咯水凝胶具有优良的吸水性能。

水凝胶溶胀率实验是通过称量样品在不同状态下的质量计算得到。将制备得到的聚吡咯水凝胶冷冻干燥一天至恒重，称重为W_d；将干燥样品用蒸馏水浸泡24小时达到溶胀平衡，取出用滤纸查干聚吡咯水凝胶表面的水分，称重为W_s。水凝胶溶胀率的计算公式为：

溶胀率＝(W_s-W_d)/W_d (1)

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

1)将2mmol的吡咯单体与0.5mmol的橙黄II分别加入10mL去离子水中，然后向其中缓慢加入10mL的0.2mol/L硫酸铁水溶液，然后在20℃下静置24小时；

2)将步骤1)得到的产物在蒸馏水(蒸馏水的体积为步骤1)得到的产物的2-20倍)中净化平衡1周，每24小时换一次水，即得到聚吡咯水凝胶。聚吡咯水凝胶的溶胀率为15，说明得到的聚吡咯水凝胶具有优良的吸水性能。

实施例2：

1)将5mmol的吡咯单体与1mmol的酸性大红G分别加入20mL去离子水中，然后向其中缓慢加入20mL的0.5mol/L氯化铁水溶液，然后在10℃下静置30小时；

2)将步骤1)得到的产物在蒸馏水(蒸馏水的体积为步骤1)得到的产物的2-20倍)中净化平衡1周，每24小时换一次水，即得到聚吡咯水凝胶。聚吡咯水凝胶的溶胀率为15。

实施例3：

1)将8mmol的吡咯单体与2mmol的直接红31分别加入30mL去离子水中，然后向其中缓慢加入25mL的0.6mol/L硝酸铁水溶液，然后在20℃下静置24小时；

2)同实施例1中的步骤2)。聚吡咯水凝胶的溶胀率为12，说明得到的聚吡咯水凝胶具有优良的吸水性能。

实施例4：

1)将3mmol的吡咯单体与1mmol的橙黄II分别加入20mL去离子水中，然后向其中缓慢加入15mL的0.3mol/L硝酸铁水溶液，然后在10℃下静置36小时；

2)同实施例1中的步骤2)。聚吡咯水凝胶的溶胀率为11，说明得到的聚吡咯水凝胶具有优良的吸水性能。

实施例5：

1)将6mmol的吡咯单体与1.8mmol的酸性大红G分别加入25mL去离子水中，然后向其中缓慢加入20mL的0.6mol/L硫酸铁水溶液，然后在20℃下静置28小时；

2)同实施例1中的步骤2。聚吡咯水凝胶的溶胀率为14。

实施例6：

1)将9mmol的吡咯单体与2mmol的直接红31分别加入25mL去离子水中，然后向其中缓慢加入25mL的0.8mol/L氯化铁水溶液，然后在20℃下静置24小时；

2)同实施例1中的步骤2)。聚吡咯水凝胶的溶胀率为15。

实施例7：

1)将4mmol的吡咯单体与1mmol的橙黄II分别加入12mL去离子水中，然后向其中缓慢加入15mL的0.7mol/L氯化铁水溶液，然后在20℃下静置30小时；

2)同实施例1中的步骤2)。聚吡咯水凝胶的溶胀率为12。

实施例8：

1)将7mmol的吡咯单体与1.5mmol的直接红31分别加入20mL去离子水中，然后向其中缓慢加入20mL的0.5mol/L硫酸铁水溶液，然后在10℃下静置36小时；

2)同实施例1中的步骤2)。聚吡咯水凝胶的溶胀率为10，说明得到的聚吡咯水凝胶具有优良的吸水性能。

实施例9：

1)将10mmol的吡咯单体与3mmol的直接红31分别加入20mL去离子水中，然后向其中缓慢加入30mL的1.0mol/L硫酸铁水溶液，然后在10℃下静置36小时；

2)同实施例1中的步骤2)。聚吡咯水凝胶的溶胀率为14。

本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims

1.一种聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述染料为橙黄II、酸性大红G或直接红31。

3.根据权利要求1所述的一种聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述氧化剂为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。

4.根据权利要求1所述的一种聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)所述蒸馏水的体积为步骤1)得到的产物的2-20倍。