一种磷酸锆增强导电材料及其制备方法

聚吡咯通常为无定型黑色固体 ,以吡咯为单体，经过电化学氧化聚合制成导电性薄膜，氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵等。或者用化学聚合方法合成 ,电化学阳极氧化吡咯也是制备聚吡咯的有效手段。是一种空气稳定性好，易于电化学聚合成膜的导电聚合物，不溶不熔。它在酸性水溶液和多种有机电解液中都能电化学氧化聚合成膜，其电导率和力学强度等性质与电解液阴离子、溶剂、pH值和温度等聚合条件密切相关。

-聚吡咯的应用：-

聚吡咯可用于生物、离子检测、超电容及防静电材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。此外，还可以作为电磁屏蔽材料和气体分离膜材料，用于电解电容、电催化、导电聚合物复合材料等，应用范围很广。具体如下：

（1）离子交换树脂：相比于传统的离子交换树脂,这种材料把电化学和离子交换结合在一起,能方便再生和减小能耗、降低污染。

（2）生物材料：PPy具有良好的生物相容性，在电刺激下导电聚合物可以调节细胞的贴附、迁移、蛋白质的分泌与DNA的合成等过程，使其在生物医学领域有着广泛的应用前景。

（3）质子交换膜：质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的核心部件，直接决定着燃料电池的性能。将PPy引入其中制备复合型质子交换膜有助于提高复合膜的热稳定性、阻醇性和溶胀性等。

（4）电催化：PPy膜具有独特的掺杂和脱掺杂性能，可以有针对性的掺杂进许多具有对反应物有催化作用的分子或离子，提供电催化效率和实际应用价值。

（5）二次电池的电极材料：PPy具有较高的电导率、环境稳定性好、可逆的电化学氧化还原特性以及较强的电荷贮存能力，是一种理想的聚合物二次电池的电极材料

（6）金属防腐：PPy膜对金属的保护起到钝化和屏蔽作用，提高了金属基体的腐蚀电位，降低了腐蚀速率。

导电聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构，其电导率可达102～103S/cm，拉伸强度可达50～100MPa及很好的电化学氧化-还原可逆性；随着导电材料应用的不断扩大，聚吡咯与各无机原料的复合材料的研究也在不断发展，然而，如果提高无机原料与聚吡咯的稳定相容性一直是个难题。

一种磷酸锆增强导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：

磷酸锆3-4、吡咯100-120、过硫酸铵4-5、十六烷酸2-3、乙氧基化烷基硫酸铵1-2、β-羟烷基酰胺0.8-1、三乙胺1-3。

-一种磷酸锆增强导电材料的制备方法-

包括以下步骤：

(1)取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；

(2)取β-羟烷基酰胺，加入到其重量10-20倍的去离子水中，搅拌均匀，得酰胺水溶液；

(3)取磷酸锆、十六烷酸混合，在50-55℃下保温搅拌20-30分钟，加入到混合料重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，得酸化水溶液；

(4)取吡咯，加入到上述酸化水溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4-5小时，出料冷却，得酸化聚吡咯溶液；

(5)取三乙胺，加入到上述酰胺水溶液中，搅拌均匀，与上述酸化聚吡咯溶液混合，在70-75℃下保温搅拌1-2小时，加入乙氧基化烷基硫酸铵，搅拌至常温，抽滤，将滤饼水洗，真空50-55℃下干燥30-40分钟，冷却至常温，即得所述磷酸锆增强导电材料。

-本发明的优点-

本发明采用十六烷酸处理磷酸锆，然后分散到水中，以此为反应溶剂，以吡咯为单体，在引发剂作用下聚合，得酸化聚吡咯溶液，之后再将其与三乙胺共混，通过胺基与酸的反应，实现了磷酸锆在聚吡咯间的分散相容性，从而提高了成品材料的力学和导电稳定性，本发明加入了磷酸锆为填料，抗冲击强度高，表面硬度高，综合性能优越。

-性能测试-

将本发明的磷酸锆增强导电材料进行充放电测试，在0.2A/g充放电条件下的比电容为156.8-164.6F/g；拉伸强度为180.3-186.1Mpa。

专利部分摘自【 芜湖天科生物科技有限公司发明专利，发明人 饶素芳】，本文旨在传播专业知识，侵删！