聚苯胺及其復(fù)合材料制備技術(shù)和導(dǎo)電性能研究.pdf

1、本文簡要介紹了聚苯胺及其復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，通過不同的制備方法得到聚苯胺及其復(fù)合材料，采用有效的改性方法改善聚苯胺及其復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，從而提高其各方面性能，尤其是導(dǎo)電性能。本文將電導(dǎo)率較低的本征態(tài)聚苯胺，以對甲苯磺酸作為摻雜劑對其進(jìn)行質(zhì)子酸摻雜處理，得到摻雜態(tài)聚苯胺，進(jìn)而提高它的導(dǎo)電率；制備不同聚合方法下的本征態(tài)聚苯胺和摻雜態(tài)聚苯胺，找到最佳制備方法；又以酸化纖維素作為復(fù)合物制備幾種聚苯胺/酸化纖維素復(fù)合材料，使其兼具

2、酸化纖維素基體良好的力學(xué)性能，易加工等特點(diǎn)以及聚苯胺的導(dǎo)電性；為了防止聚苯胺在聚合時(shí)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，以及進(jìn)一步提高聚苯胺/酸化纖維素復(fù)合材料的導(dǎo)電性，本文探索性的向體系中引入丙烯酸，即用酸化纖維素接枝丙烯酸，并使苯胺在此過程中發(fā)生聚合，制備新型的復(fù)合材料：聚苯胺/丙烯酸/酸化纖維素復(fù)合材料，并對所制備的聚苯胺及其復(fù)合材料進(jìn)行導(dǎo)電性研究和結(jié)構(gòu)及結(jié)晶性能的分析。
　　本文將各組實(shí)驗(yàn)制備的聚苯胺及其復(fù)合材料經(jīng)壓片后采用RTS-8型四探針儀

3、對聚苯胺及其復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行測定，并對導(dǎo)電性進(jìn)行比較；用X射線衍射儀(XRD)測定聚苯胺及其復(fù)合材料的結(jié)晶度，并研究其對材料導(dǎo)電性的影響；用傅立葉紅外光譜(FTIR)研究了聚苯胺及其復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，探討其電導(dǎo)率不同的原因。
　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，1、無論是溶液聚合法還是乳液聚合法制備本征態(tài)聚苯胺電導(dǎo)率都極低，幾乎沒有導(dǎo)電性；但以對甲苯磺酸作為摻雜劑制備得到摻雜態(tài)聚苯胺，導(dǎo)電性都有了明顯改善，電導(dǎo)率都提高了近2個(gè)數(shù)量級。采用不同的

4、聚合方法制備本征態(tài)聚苯胺和摻雜態(tài)聚苯胺，其電導(dǎo)率有一定的差別，相對來說，無論是本征態(tài)還是摻雜態(tài)，溶液聚合法制備聚苯胺的導(dǎo)電性要略高于乳液聚合法制備聚苯胺的導(dǎo)電性。2、對于本征態(tài)聚苯胺，經(jīng)酸化纖維素復(fù)合制成本征態(tài)聚苯胺/酸化纖維素復(fù)合材料，本征態(tài)聚苯胺在酸化纖維素表面發(fā)生聚合反應(yīng)，并未與酸化纖維素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，減少了聚苯胺自身聚合時(shí)的團(tuán)聚現(xiàn)象，使其導(dǎo)電通路更通暢，導(dǎo)電性更好，其電導(dǎo)率較溶液聚合法制備本征態(tài)聚苯胺導(dǎo)電率提高了約4.3倍。而采

5、用接枝的方法，以丙烯酸為接枝物，使聚苯胺與酸化纖維進(jìn)行復(fù)合，制成本征態(tài)聚苯胺/丙烯酸/酸化纖維素復(fù)合材料，其電導(dǎo)率較溶液聚合法制備摻雜態(tài)聚苯胺并沒有得到提高，反而降低了。3、對于摻雜態(tài)聚苯胺，經(jīng)酸化纖維素復(fù)合制成摻雜態(tài)聚苯胺/酸化纖維素復(fù)合材料，其分子結(jié)晶度下降，沒有產(chǎn)生新的官能團(tuán)，聚苯胺在酸化纖維素表面發(fā)生復(fù)合，聚苯胺分子鏈的有序性提高，大大減弱了聚苯胺自身聚合時(shí)的團(tuán)聚現(xiàn)象，增大了共軛體系，使自由電子呈現(xiàn)出較好的離異性能，但因纖維素的

6、加入，使聚苯胺的摻雜效果變差，從而使導(dǎo)電性總體呈現(xiàn)出較差的效果，導(dǎo)電率較溶液聚合法制備摻雜態(tài)聚苯胺導(dǎo)電率降低了1個(gè)數(shù)量級以上。當(dāng)用接枝的方法，以丙烯酸為接枝物，使摻雜態(tài)聚苯胺與酸化纖維進(jìn)行復(fù)合，制成摻雜態(tài)聚苯胺/丙烯酸/酸化纖維素復(fù)合材料，分子結(jié)晶度下降，其電導(dǎo)率降得更低，導(dǎo)電性更差。
　　因此，提高聚苯胺的導(dǎo)電性能，可以通過摻雜劑摻雜，或通過酸化纖維素復(fù)合制備酸化纖維素/本征態(tài)聚苯胺復(fù)合材料，但不可二者兼之；此外，通過溶液聚合法