聚苯胺及其衍生物-無機(jī)物復(fù)合材料制備及其導(dǎo)電性研究.pdf

1、納米材料的研究及其制備技術(shù)引起了世界各國(guó)的普遍重視。近年來納米材料的發(fā)展朝著功能互補(bǔ)、性能優(yōu)化的趨勢(shì)發(fā)展。有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料因其兼具有機(jī)聚合物和無機(jī)材料的優(yōu)良特性，在電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和磁學(xué)等方面賦予材料許多優(yōu)異的特性，已成為當(dāng)今材料科學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和高分子化學(xué)等多學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域。聚苯胺因其原料廉價(jià)易得、合成方法簡(jiǎn)單、電導(dǎo)率較高且可調(diào)、環(huán)境穩(wěn)定性好，以及獨(dú)特的化學(xué)和電化學(xué)性能，成為最有應(yīng)用前景的導(dǎo)電高分子材料。但聚苯胺難溶

2、解、難熔融、難于加工等特性極大地阻礙了聚苯胺的實(shí)用化進(jìn)程。由于納米材料尺度極小，使之表面原子數(shù)、表面能急劇增加，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等新的性能。因此將納米技術(shù)引入導(dǎo)電聚苯胺的合成工藝中，可以使其集導(dǎo)電性和納米顆粒功能于一體，能極大地改善導(dǎo)電聚苯胺的加工性。本文主要研究了以下幾方面的內(nèi)容：
　　 ⑴介紹了納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的研究進(jìn)展并對(duì)可溶性聚苯胺的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能

3、，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，良好的電性能，并具有獨(dú)特的一維納米結(jié)構(gòu)所特有的納米效應(yīng)，使其成為聚合物材料理想的增強(qiáng)體，并能賦予聚合物材料許多新的功能，綜述了碳納米管聚合物復(fù)合材料研究的新進(jìn)展。
　　 ⑵報(bào)道了以納米石墨薄片為導(dǎo)電填料，用超聲法成功的制備了納米石墨薄片/聚苯胺(NanoGs/PAN)復(fù)合棒狀材料。研究了摻雜劑的種類、摻雜劑的濃度以及納米石墨薄片的用量對(duì)材料導(dǎo)電性能影響。并利用紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)

4、表征了材料的組成和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明超聲法可抑制苯胺聚合時(shí)的團(tuán)聚，形成均勻的棒狀納米復(fù)合材料。納米石墨薄片加入量在1.3％時(shí)達(dá)到滲域?yàn)V值，材料的導(dǎo)電率由4.8S/cm達(dá)到22S/cm。熱重分析說明納米石墨薄片/聚苯胺復(fù)合棒狀材料的熱穩(wěn)定性優(yōu)于單純的聚苯胺。
　　 ⑶介紹了以納米石墨薄片為導(dǎo)電填料，成功的制備了納米石墨薄片/聚苯胺-g-聚乙二醇(NanoGs/PANI-PEG-PANI)復(fù)合材料。研究了摻雜劑的種類、摻雜劑的濃度以及納

5、米石墨薄片的用量對(duì)材料導(dǎo)電性能影響。利用紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)表征了材料的組成和結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明鹽酸摻雜的在1.6mol/L左右，而對(duì)甲苯磺酸摻雜的在0.75mol/L左右，納米石墨薄片加入量在2.3％時(shí)達(dá)到滲域?yàn)V值，電導(dǎo)率達(dá)到16.9S/cm。熱重分析說明納米石墨薄片/聚苯胺-g-聚乙二醇復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性優(yōu)于單純的聚苯胺，而共聚物中PEG鏈段的引入使得NanoGs/PANI-PEG-PANI復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性降低。<

6、br>　　 ⑷運(yùn)用超聲法成功的制備了碳納米管/PANI-PEG-PANI復(fù)合材料。研究了碳納米管的用量對(duì)材料導(dǎo)電性能影響。利用紅外光譜(FTIR)、原子力(AFM)表征了材料的組成和結(jié)構(gòu)，電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明：純嵌段共聚物的導(dǎo)電率為3.4S/cm，加入碳納米管的含量為1.2％時(shí)，導(dǎo)電率為下降至最低點(diǎn)；碳納米管的含量大于1.2％時(shí)，材料的導(dǎo)電率呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。熱重分析說明由于耐熱的碳納米管的引入使得復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性優(yōu)于單純的嵌段共聚物