聚苯胺復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚苯胺因其原料易得、價(jià)格低廉、導(dǎo)電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，而作為新型導(dǎo)電高分子材料得到了廣泛的應(yīng)用。但聚苯胺在應(yīng)用過(guò)程中，其導(dǎo)電性以及穩(wěn)定性能還需要進(jìn)一步的提高。本文通過(guò)鹽酸摻雜聚苯胺、十二烷基苯磺酸(DBSA)摻雜聚苯胺以及石墨烯摻雜聚苯胺制備出性能優(yōu)良的聚苯胺復(fù)合材料，并對(duì)制備出的聚苯胺復(fù)合材料進(jìn)行性能研究。
　　(1)采用鹽酸摻雜聚苯胺，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)分別探究過(guò)硫酸銨與苯胺的摩爾比、反應(yīng)溫度以及鹽酸摻雜濃度對(duì)合成的聚苯胺電導(dǎo)率與產(chǎn)率

2、的影響，并結(jié)合XRD與FTIR分析結(jié)果確定其最佳反應(yīng)條件。當(dāng)過(guò)硫酸銨與苯胺的摩爾比為1，反應(yīng)溫度為0℃，鹽酸摻雜濃度為2mol/L時(shí)，得到的最佳電導(dǎo)率為7.58S/cm，產(chǎn)率為70％。通過(guò)與本征態(tài)聚苯胺XRD對(duì)比發(fā)現(xiàn)，鹽酸摻雜的聚苯胺其晶體有序化程度比本征態(tài)高，晶體有序化程度直接影響著聚苯胺的導(dǎo)電性。
　　(2)采用有機(jī)酸十二烷基苯磺酸(DBSA)摻雜聚苯胺，通過(guò)對(duì)PANI-HCl、PANI-DBSA、PANI-HCl-DBSA三

3、種摻雜態(tài)聚苯胺進(jìn)行電導(dǎo)率、產(chǎn)率、熱重、紅外譜圖、XRD分析發(fā)現(xiàn)，大分子團(tuán)的有機(jī)酸摻雜對(duì)聚苯胺的熱穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性都發(fā)生了很大影響。PANI-HCl-DBSA的導(dǎo)電性能以及熱穩(wěn)定性最佳，其最佳電導(dǎo)率為9.23S/cm。
　　(3)通過(guò)改進(jìn)的Hummers法將石墨轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?，再?duì)氧化石墨進(jìn)行高溫膨脹處理制備出高導(dǎo)電率的石墨烯。采用化學(xué)氧化法與機(jī)械摻雜法分別制備出石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料，考察不同的摻雜方法以及石墨烯的摻雜量對(duì)聚苯胺導(dǎo)

4、電率的影響。通過(guò)對(duì)其電導(dǎo)率、XRD、FTIR、熱重進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，化學(xué)氧化法制備的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的性能優(yōu)于機(jī)械摻雜法。石墨烯的摻雜量達(dá)到5％時(shí)，聚苯胺復(fù)合材料的電導(dǎo)率最高達(dá)到了11.25S/cm。石墨烯摻雜的聚苯胺，其熱穩(wěn)定性得到明顯提高。
　　(4)以石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料為原料，制備聚苯胺電極。分別對(duì)壓片法、提拉法、涂刷法制備的聚苯胺電極進(jìn)行電化學(xué)塔菲爾曲線分析，發(fā)現(xiàn)壓片法制備的聚苯胺電極的抗腐蝕性能最佳。將聚苯胺電極鍍