基于离子液体表面活性剂的苯胺微乳液聚合研究

导电聚苯胺(PANI)是重要的导电聚合物，但其溶解性能差。微乳液聚合方法可有效改善PANI溶解加工性能，但传统的微乳液聚合需经破乳除去乳化剂，造成聚合产物含量低,成本高,工业化生产受到阻碍，因此急需寻找高效的乳化体系。本项目以绿色介质离子液体(尤其是可聚合离子液体)为表面活性剂(S-IL)，以苯胺(尤其是新型苯胺型离子液体(An-IL))为单体，构筑S-IL/苯胺/水的正相或反相微乳液聚合体系。S-IL具有高的离子导电性和结构易于设计等特点，An-IL具有可设计的亲水、疏水性以及影响反应的能力。由于S-IL或聚(S-IL）与PANI原位形成导电复合物，不仅避免了除去乳化剂过程，节约成本，而且渴望同时拥有高的电导率和良好的溶解加工性能。将绿色IL 与导电聚合物结合，是导电聚合物研究的新趋势，在能源与环境问题日益严重的今天，本项目的研究具有重要意义。

主要开展了如下工作：（1） 设计合成了10种新型阴离子可聚合离子液体。确定离子液体结构、玻璃化转变温度、在不同溶剂中的溶解性、在水中的临界胶束浓度以及可聚合能力。1-十二烷基-3-甲基咪唑的(2-丙烯酰胺基)丙酸盐([C12mim][AAla])可作为H2O/苯胺(An)微乳液的表面活性剂。（2）构建H2O/An/[C12mim][AAla]微乳液体系及进行聚合反应研究。绘制三相图确定形成稳定微乳液的投料区域，丁醇可提高微乳液稳定性，扩大单相区。进行产物的结构表征、形貌观察、导电性测定，评价微乳液稳定性和在溶剂中的重新分散能力。研究各种条件对聚合反应和产物性质的影响。（3）为引入丙烯酸(AA)作为聚苯胺掺杂剂和与离子液体共聚的单体，研究苯胺-丙烯酸小分子反应以及对苯胺氧化聚合的影响。证明AA与AN发生了加成/成盐反应，并随着反应时间的延长而深入。通过聚合反应研究认为加成/成盐反应在较短时间内对苯胺聚合影响不大，但若反应时间较长，生成较多N-取代苯胺，将对苯胺聚合产生重要影响。（4）研究H2O/An-AA/[C12mim][AAla]微乳液聚合。以APS引发得到一系列聚苯胺纳米粒子。进一步以AIBN引发 [C12mim][AAla]和AA聚合，复合物形貌为较大的团簇，微乳液稳定性好。研究了多种反应条件的影响。（5）构筑阳离子可聚合型离子液体为表面活性剂的苯胺微乳液体系。 设计并制备了三种离子液体，其中 1-（12-丙烯酸酯基）十二烷基-3-甲基咪唑溴盐([DAMIm][Br])乳化效果较好。研究各种因素对聚合反应和产物性质的影响。不同反应条件下，聚合物电导率差异较大，当以正丁醇为助乳化剂、以盐酸为掺杂剂时电导率为5.00 S/cm。（6）研究以磺酸型离子液体为表面活性剂的苯胺微乳液聚合。合成了两性离子液体1-十二烷基咪唑-3-丙基磺酸盐(C12PSFIm)和离子液体1-十二烷基-3-（3-磺酸基）丙基咪唑三氟甲基磺酸盐([C12PSFImH][CF3SO3])。C12PSFIm可自组装成膜。由H2O/An/[C12PSFImH][CF3SO3]微乳液体系制得的产物在没有添加无机酸时电导率为0.5 S/cm，有HCl进一步掺杂时为3.3 S/cm。产物经重新分散形成较稳定水溶液。