手性聚苯胺的合成方法研究

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本文包括两部分内容,第一部分是通过优化自组装结合低聚物辅助法、界面聚合法、二次掺杂法的合成条件,得出每种方法下合成掺杂态聚苯胺的最优条件;第二部分是采用自组装结合低聚物辅助法,合成8种苯胺衍生物聚合物。[目 的]采用不同合成方法,优化手性聚苯胺合成条件。[方 法](1)采用自组装结合低聚物辅助法,以苯胺为单体,单一构型樟脑磺酸为掺杂剂和诱导剂,DDQ作氧化剂,N-苯基-1,4对苯二胺作为低聚物辅助合成两种单一手性聚苯胺。通过优化CSA和苯胺的摩尔比、原料辅助溶解方式、产物处理方式、反应原料和掺杂剂等,得到单一手性聚苯胺的最佳合成条件;采用UV、IR、SEM、TEM、CD、XRD等技术手段对产物结构、形貌及手性进行表征。(2)采用界面聚合法,以苯胺为单体,单一构型樟脑磺酸为掺杂剂,APS作氧化剂,通过优化洗涤条件,合成两种掺杂态聚苯胺;采用UV、IR、SEM、TEM、CD、XRD等表征其结构、形貌及手性。(3)首次以三个已知平均分子量范围的本征态聚苯胺为原料,采用二次掺杂法,以单一构型樟脑磺酸为掺杂剂,通过改变溶剂纯度、反应处理方式、反应物的摩尔比等条件,在THF溶液中合成掺杂态聚苯胺;采用UV光谱进行表征。(4)采用自组装结合低聚物辅助法,分别以苯胺衍生物(邻甲基苯胺、间甲基苯胺、邻乙基苯胺、间乙基苯胺)为单体,单一构型樟脑磺酸为掺杂剂,DDQ作氧化剂,N-苯基-1,4对苯二胺作为低聚物辅助合成8种苯胺衍生物聚合物;采用UV光谱进行表征。[结果](1)自组装结合低聚物辅助法合成手性聚苯胺的最优条件为:掺杂剂CSA和苯胺的摩尔比为10:1;超声溶解;自组装反应完成后,先将反应溶液旋蒸掉约一半溶剂,补加不良溶剂甲醇后放置48h延长自组装时间;旋蒸并加甲醇离心洗涤3次;40℃真空干燥24h。(2)界面聚合法合成网状形貌掺杂态聚苯胺的最优条件为:掺杂剂CSA和苯胺的摩尔比为20:1;聚合完成后,先用蒸馏水离心洗涤3次,再用甲醇和乙醇各离心洗涤1次;40℃真空干燥48h。(3)二次掺杂法合成掺杂态聚苯胺的最优条件为:以平均分子量范围为15000的本征态聚苯胺作为原料;THF为溶剂;EB与掺杂剂CSA的比例为1:16(按苯胺计);300rpm涡旋震荡3h后静置24h。(4)与聚苯胺相比,自组装结合低聚物辅助法合成苯胺衍生物聚合物在有机溶剂中的溶解性更好;由于存在甲基(或乙基)的空间位阻效应,430nm处的特征吸收峰响应值均有不同程度的降低或在430nm处没有出现特征吸收峰,800nm处吸收峰均出现蓝移。[结 论](1)自组装结合低聚物辅助法能合成得到螺旋结构明显、CD信号较好的手性聚苯胺纤维;(2)界面聚合法能够得到表面积较大的网状形貌掺杂态聚苯胺纤维;(3)采用已知平均分子量范围的本征态聚苯胺合成掺杂态聚苯胺是一条可行路径,但还需要更系统的实验来分析平均分子量范围对掺杂态聚苯胺合成的影响;(4)自组装结合低聚物辅助法合成的苯胺衍生物聚合物与聚苯胺相比,在有机溶剂中的溶解性更好,取代基的引入也能为聚合物后期的结构改造等提供更多的位点。
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