專利名稱：鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前聚苯胺與陶瓷復(fù)臺(tái)材料的制備方法一般是機(jī)械混合法，即將陶瓷的粉末直接 加入粘稠態(tài)聚物臺(tái)物基體中混合均勻，再成形固化而成，但對(duì)于壓電復(fù)合材料，由于其導(dǎo) 電率隨填料體積填充率的增加而增大，為獲得足夠的壓電性能，往往要求高的體積填充率 ( 一般在60%以上)，而用機(jī)械混合法很難制備出這樣高填充率的壓電復(fù)合材料，所得壓電 復(fù)合材料的導(dǎo)電率為10—1QS/Cm—1左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，所得復(fù)合材料的導(dǎo)電率高。 所述鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法為，將鈦酸鹽氣溶膠分散于質(zhì)子酸溶液 中，得到鈦酸鹽_質(zhì)子酸分散液，在所述鈦酸鹽_質(zhì)子酸分散液中進(jìn)行苯胺的化學(xué)氧化聚合 得到鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料?；瘜W(xué)氧化聚合后需要采取常規(guī)的過(guò)濾、清洗、干燥步驟進(jìn)行 鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的提純，使用前需壓制成型。
所述鈦酸鹽氣凝膠的平均孔隙直徑在1 50nm。 所述鈦酸鹽優(yōu)選為鈦酸鉛。作為優(yōu)選方案，鈦酸鉛氣溶膠的質(zhì)量為0. 1 1份，苯 胺的質(zhì)量為60 80份。 所述鈦酸鉛氣凝膠可由一般氣凝膠的方法得到。優(yōu)選的方法是用有機(jī)溶劑提取 溶膠_凝膠法制得的鈦酸鉛凝膠中的水后，將鈦酸鉛凝膠進(jìn)行超臨界干燥處理。更優(yōu)選的 是，所述有機(jī)溶劑為丙酮，超臨界干燥處理是將鈦酸鉛凝膠放入高壓釜中，在200 240°C 下進(jìn)行。
上述制得鈦酸鉛凝膠的溶膠-凝膠法為公知公用的方法，具體步驟為在無(wú)水乙
醇中按io : 1 20 : l和2 : 1 8 : i的質(zhì)量比分別加入乙酸鉛和酞酸丁酯，得到乙
酸鉛和酞酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液，將兩溶液混合均勻后用無(wú)水乙二胺調(diào)節(jié)pH值7 IO，將
所得混合液倒入壓力釜，并將其擰緊，放入烘箱中設(shè)定溫度100 150°C，反應(yīng)20 25小
時(shí)，得到鈦酸鉛凝膠。 所述質(zhì)子酸優(yōu)選為鹽酸或硝酸。 所述化學(xué)氧化聚合為苯胺聚合的常用方法，所用的氧化劑可以為過(guò)硫酸銨或二氧 化錳，優(yōu)選為過(guò)硫酸銨，其質(zhì)量為20 40份。 本發(fā)明在苯胺聚合體系中加入鈦酸鹽氣凝膠，鈦酸鹽與聚苯胺能夠更均勻地復(fù) 合，從而大幅度的提高材料的電性能，所得鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電率，比 未經(jīng)摻雜的聚苯胺導(dǎo)電率可提高i-io個(gè)數(shù)量級(jí)。


圖1是實(shí)施例1制得的鈦酸鉛氣凝膠的SEM照片，放大倍數(shù)為5000倍；
圖2是實(shí)施例1制得的鈦酸鉛氣凝膠的SEM照片，放大倍數(shù)為20000倍.
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 1、稱取乙酸鉛0. 375g，置于小燒杯中，按15 : 1的比例加入無(wú)水乙醇，攪拌，并逐 滴滴加無(wú)水乙二胺促進(jìn)其溶解。 2、稱取酞酸丁酯0.337g于小燒杯中，按4 : 1的比例加入無(wú)水乙醇，攪拌使其溶 解。 3、將兩溶液混合，并用無(wú)水乙二胺調(diào)節(jié)pH值7 10。 4、將混合液倒入壓力釜內(nèi)膽，并放入壓力釜擰緊，將其置于烘箱內(nèi)反應(yīng)24小時(shí)， 溫度設(shè)定12(TC，待反應(yīng)結(jié)束后將壓力釜從烘箱中取出，自然冷卻后，打開(kāi)壓力釜，倒掉其中 的液體。 5、用丙酮浸泡所得凝膠，連續(xù)7天，每天更換丙酮。 6、將所得凝膠放入高壓釜，將高壓釜放入烘箱進(jìn)行超臨界干燥，設(shè)定溫度為 24(TC，壓力控制在8 lOMPa，使氣體緩慢放出，待壓力降到常壓后，自然冷卻，得到鈦酸鉛 氣凝膠0. 3g，置于燒杯中，加入200mL 2mol/L的鹽酸溶液，超聲2小時(shí)，得到鈦酸鉛_鹽酸 分散液。所得鈦酸鉛氣凝膠的SEM照片如圖1、2所示，可以看到，鈦酸鉛氣凝膠整體呈疏松 的海綿狀，其中分布大量微小的孔隙，這些孔隙的平均直徑小于50納米。
7、稱取40g過(guò)硫酸銨溶于50mL 2mol/L的鹽酸。 8、將100g苯胺逐滴緩慢加入到鈦酸鉛_鹽酸分散液中，隨后向混合液中滴加過(guò)硫 酸銨的鹽酸溶液，整個(gè)過(guò)程不斷攪拌，滴加完成后，將混合液靜置10小時(shí)。
9、反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾沉淀，用鹽酸溶液和蒸餾水清洗數(shù)次，真空干燥，壓制成型，即 得鈦酸鉛/聚苯胺復(fù)合材料63. 25g。 10、測(cè)得鈦酸鉛/聚苯胺復(fù)合材料的導(dǎo)電率為3. 04X 10—7S/cm—、
實(shí)施例2 1、稱取乙酸鉛1.25g，置于小燒杯中，按20 : l的比例加入無(wú)水乙醇，攪拌，并逐滴 滴加無(wú)水乙二胺促進(jìn)其溶解。 2、稱取酞酸丁酯1. 12g于小燒杯中，按5 : 1的比例加入無(wú)水乙醇，攪拌使其溶解。 3、將兩溶液混合，并無(wú)水乙二胺調(diào)節(jié)pH值7 10。 4、將混合液倒入壓力釜內(nèi)膽，并放入壓力釜擰緊，將其置于烘箱內(nèi)反應(yīng)24小時(shí)， 溫度設(shè)定12(TC，待反應(yīng)結(jié)束后將其取出，自然冷卻，除去剩余液體。
5、用丙酮浸泡所得凝膠，連續(xù)7天，每天更換丙酮。 6、將所得凝膠放入高壓釜(內(nèi)膽和釜蓋上開(kāi)有孔槽并帶有活塞，保證高壓釜內(nèi)壓 力在一定范圍內(nèi))，將高壓釜放入烘箱進(jìn)行超臨界干燥，設(shè)定溫度為24(TC，得到鈦酸鉛氣 凝膠0. 92g，置于燒杯中，加入200mL2mol/L的鹽酸溶液，超聲2小時(shí)，得到鈦酸鉛_鹽酸分
4散液。 7、稱取40g過(guò)硫酸銨溶于50mL 2mol/L的鹽酸溶液。 8、將80g苯胺逐滴緩慢加入到鈦酸鉛_鹽酸分散液中，隨后向混合液中滴加過(guò)硫 酸銨的鹽酸溶液，整個(gè)過(guò)程不斷攪拌，滴加完成后，將混合液靜置10小時(shí)。
9、反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾沉淀，用鹽酸溶液和蒸餾水清洗數(shù)次，真空干燥，壓制成型，即 得鈦酸鉛/聚苯胺復(fù)合材料75. 33g。 10、測(cè)得鈦酸鉛/聚苯胺復(fù)合材料的導(dǎo)電率為2. 49X 10—5S/cm—權(quán)利要求
一種鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將鈦酸鹽氣溶膠分散于質(zhì)子酸溶液中，得到鈦酸鹽-質(zhì)子酸分散液，在所述鈦酸鹽-質(zhì)子酸分散液中進(jìn)行苯胺的化學(xué)氧化聚合得到鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料。
2. 如權(quán)利要求l所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述質(zhì)子酸 為鹽酸或硝酸。
3. 如權(quán)利要求l所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鈦酸鹽 為鈦酸鉛。
4. 如權(quán)利要求3所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，鈦酸鉛氣溶 膠的質(zhì)量為0. 1 1份，苯胺的質(zhì)量為60 80份。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 鈦酸鉛氣凝膠由如下方法得到用有機(jī)溶劑提取溶膠_凝膠法制得的鈦酸鉛凝膠中的溶劑 后，將鈦酸鉛凝膠進(jìn)行超臨界干燥處理。
6. 如權(quán)利要求5所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶 劑為丙酮，超臨界干燥處理是將鈦酸鉛凝膠放入高壓釜中，在200 24(TC下進(jìn)行。
7. 如權(quán)利要求5所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，制得鈦酸鉛凝膠的溶膠-凝膠法具體步驟為在溶劑無(wú)水乙醇中按io : 1 20 : l和2 : l 8 : i的溶劑-溶質(zhì)質(zhì)量比分別加入乙酸鉛和酞酸丁酯，得到乙酸鉛和酞酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液，將兩溶液混合均勻后用無(wú)水乙二胺調(diào)節(jié)pH值7 10，將所得混合液倒入壓力釜，并將 其擰緊，放入烘箱中設(shè)定溫度100 15(TC，反應(yīng)20 25小時(shí)，得到鈦酸鉛凝膠。
8. 如權(quán)利要求l-4中任一項(xiàng)所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 所述化學(xué)氧化聚合所用的氧化劑為過(guò)硫酸銨或二氧化錳，其質(zhì)量為20 40份。
9. 如權(quán)利要求8所述的鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化劑 為過(guò)硫酸銨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法，所得復(fù)合材料的導(dǎo)電率高。所述鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料的制備方法為，將鈦酸鹽氣溶膠分散于質(zhì)子酸溶液中，得到鈦酸鹽-質(zhì)子酸分散液，在所述鈦酸鹽-質(zhì)子酸分散液中進(jìn)行苯胺的化學(xué)氧化聚合得到鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料。所述鈦酸鹽氣凝膠的平均孔隙直徑在1～50nm。所述鈦酸鹽優(yōu)選為鈦酸鉛。作為優(yōu)選方案，鈦酸鉛氣溶膠的質(zhì)量為0.1～1份，苯胺的質(zhì)量為60～80份。本發(fā)明在苯胺聚合體系中加入鈦酸鹽氣凝膠，鈦酸鹽與聚苯胺能夠更均勻地復(fù)合，從而大幅度的提高材料的電性能，所得鈦酸鹽/聚苯胺復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電率，比未經(jīng)摻雜的聚苯胺導(dǎo)電率可提高1-10個(gè)數(shù)量級(jí)。
文檔編號(hào)C01G23/00GK101735453SQ200910263128
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者吳錫忠, 宋德軒, 汪家寶, 沈玉海, 牛建勛, 陳芳欣, 韓琛 申請(qǐng)人:南京金杉汽車工程塑料有限責(zé)任公司