Vol. 34 高 等 学 校 化 学 学 报 No. 7
2013 年 7 月
摇
摇 摇 摇 摇 摇 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES摇 摇 摇 摇 摇 摇 1788 ~ 1793
摇 摇
doi: 10. 7503 / cjcu201152
聚
聚
苯胺 / 聚苯乙烯复合 Janus 颗粒的制备
陈钦慧
1,2
, 陈宝玲
1
, 郑龙辉
1
, 林金火
1,2
(1. 福建师范大学材料科学与工程学院, 2. 福建省高分子材料重点实验室, 福州 350007)
摘要摇 利用有机溶剂溶胀磺化聚苯乙烯@ 二氧化钛( SPS@ TiO
2
) 核壳粒子制得二氧化钛 / 聚苯乙烯( TiO
2
/
PS)双面神(Janus)颗粒, 并在 TiO
2
端进行改性, 得到墨绿色的聚苯胺 / 聚苯乙烯( PANi/ PS) Janus 颗粒. 用
扫描电子显微镜( SEM)、 电子能谱( EDS)、 元素分析、 透射电子显微镜( TEM) 、 红外光谱( IR)、 热重分析
(TGA) 、 固体紫外鄄可见分析(UV鄄Vis) 和四探针法考察 Janus 颗粒组成、 微结构和 Janus 性质. 结果表明, Ja鄄
nus 颗粒为雪人状结构, PS 端的平均粒径为 228 nm, PANi 端的平均粒径从 TiO
2
的 258 nm 增大为 295 nm;
并且在 EDS 谱上可以观察到 N 元素, 而未观察到 Ti 元素; 包覆的 PANi 的质量分数为 23郾 7% . 掺杂后 PANi /
PS Janus 颗粒的导电性能较好, 电导率为 0郾 247 S / cm.
关键词摇 聚苯乙烯; 聚苯胺; 双面神颗粒; 复合材料
中图分类号摇 O631; TB332摇 摇 摇 摇 文献标志码摇 A摇 摇 摇 摇
收稿日期: 2012鄄12鄄20.
基金项目: 国 家 自 然 科 学 基 金 ( 批 准 号: 50973020, 51103024 ) 和 福 建 师 范 大 学 优 秀 青 年 骨 干 教 师 培 养 基 金 ( 批 准 号:
fjsdky2012004)资助.
联系人简介: 林金火, 男, 研究员, 主要从事天然高分子研究. E鄄mail: jhlin@ fjnu. edu. cn
双面神(Janus) 颗粒是一种具有不同特性的中心不对称颗粒, 其表面由不同的化学成分组成
[1]
.
Janus 颗粒可以看作结构最复杂的胶体粒子, 分成聚合物胶体粒子、 无机胶体粒子和无机鄄聚合物胶体
粒子三大类. Janus 粒子具有球形、 哑铃形、 半圆柱形、 覆盆子形及盘状等形状
[2]
. 颗粒的不同组成和
结构分区使其具有多功能集成的特点, 如兼具有机 / 无机、 亲水 / 疏水及亲水 / 亲油的性质等. Janus 粒
子最显著的特征是两亲性, 在乳液中可以作为表面活性剂
[3 ~ 5]
. 而磁性的 Janus 颗粒则具有良好的磁
响应性, 在药物运输、 生物成像、 免疫测定和生物探针等方面应用广泛
[6]
. Janus 颗粒在自组装和分子
识别
[7 ~ 9]
、 电子纸
[10]
、 多功能磁性非对称材料
[11,12]
、 构筑复杂材料、 防反射膜
[13]
、 电子器件和光子晶
体
[13]
及定向催化等方面具有良好的应用前景. 通常以对称的粒子为模板合成 Janus 颗粒, 即通过化学
或物理化学相结合的方法打破中心对称结构, 如部分表面改性法
[14,15]
、 微接触印刷法
[16]
、 控制表面成
核技术
[17]
、 凝胶诱导法
[18,19]
、 Pickering 乳液聚合法
[20,21]
、 乳液聚合法
[22 ~ 25]
、 微乳液聚合法
[26]
、 蚀刻
法
[27]
和层层自组装法
[28]
等. 但这些方法难以实现 Janus 颗粒表面化学分区和微结构的精确控制, 也无
法进行大规模的生产, 这是制约 Janus 颗粒应用的瓶颈. 最近, 杨振忠等
[29 ~ 31]
利用乳液溶胀核壳复合
粒子制备了组成和微结构可调控的聚合物 / 无机物非对称 Janus 颗粒, 为 Janus 颗粒在实际应用中的结
构调控和大量生产提供了可能性.
导电高分子材料具有密度小、 易加工、 耐腐蚀、 可大面积成膜及导电率在十几个数量级的范围内
可调等特点. 在导电高聚物中, 聚苯胺(PANi)具有原料易得、 制备方法简便、 稳定性好、 电荷贮存能
力强、 电导率高、 电化学及光学性质良好、 环境稳定性好等优点, 是一种综合性能优良的导电高分子
材料
[32]
. 通常, 本征态的 PANi 不具有导电性, 经过质子酸掺杂
[33]
后, PANi 的电导率通常可以提高数
个甚至 10 个数量级.
本文设计了一端为聚苯胺的 Janus 颗粒, 旨在使其兼具 Janus 材料和导电高分子材料的优良特性.
利用苯乙烯乳液溶胀磺化聚苯乙烯@ 二氧化钛( SPS@ TiO
2
) 核壳复合粒子, 制得二氧化钛 / 聚苯乙烯
(TiO
2
/ PS)Janus 颗粒, 然后除去 TiO
2
, 露出磺化后的聚苯乙烯( PS) 端, 使苯胺在其表面进行原位聚
合, 制得 PANi / PS Janus 颗粒, 通过二次掺杂的方法得到掺杂了对甲苯磺酸的 PANi / PS Janus 颗粒, 并
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