聚苯胺及其復合材料制備技術和導電性能研究.pdf

1、本文簡要介紹了聚苯胺及其復合材料的結構、性質及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，通過不同的制備方法得到聚苯胺及其復合材料，采用有效的改性方法改善聚苯胺及其復合材料的結構，從而提高其各方面性能，尤其是導電性能。本文將電導率較低的本征態(tài)聚苯胺，以對甲苯磺酸作為摻雜劑對其進行質子酸摻雜處理，得到摻雜態(tài)聚苯胺，進而提高它的導電率；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合物制備幾種聚苯胺/酸化纖維素復合材料，使其兼具

2、酸化纖維素基體良好的力學性能，易加工等特點以及聚苯胺的導電性；為了防止聚苯胺在聚合時發(fā)生團聚現(xiàn)象，以及進一步提高聚苯胺/酸化纖維素復合材料的導電性，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，制備新型的復合材料：聚苯胺/丙烯酸/酸化纖維素復合材料，并對所制備的聚苯胺及其復合材料進行導電性研究和結構及結晶性能的分析。
　　本文將各組實驗制備的聚苯胺及其復合材料經(jīng)壓片后采用RTS-8型四探針儀

3、對聚苯胺及其復合材料的導電性進行測定，并對導電性進行比較；用X射線衍射儀(XRD)測定聚苯胺及其復合材料的結晶度，并研究其對材料導電性的影響；用傅立葉紅外光譜(FTIR)研究了聚苯胺及其復合材料的結構，探討其電導率不同的原因。
　　從實驗結果得知，1、無論是溶液聚合法還是乳液聚合法制備本征態(tài)聚苯胺電導率都極低，幾乎沒有導電性；但以對甲苯磺酸作為摻雜劑制備得到摻雜態(tài)聚苯胺，導電性都有了明顯改善，電導率都提高了近2個數(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電性要略高于乳液聚合法制備聚苯胺的導電性。2、對于本征態(tài)聚苯胺，經(jīng)酸化纖維素復合制成本征態(tài)聚苯胺/酸化纖維素復合材料，本征態(tài)聚苯胺在酸化纖維素表面發(fā)生聚合反應，并未與酸化纖維素發(fā)生化學反應，減少了聚苯胺自身聚合時的團聚現(xiàn)象，使其導電通路更通暢，導電性更好，其電導率較溶液聚合法制備本征態(tài)聚苯胺導電率提高了約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行復合，制成本征態(tài)聚苯胺/丙烯酸/酸化纖維素復合材料，其電導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)酸化纖維素復合制成摻雜態(tài)聚苯胺/酸化纖維素復合材料，其分子結晶度下降，沒有產(chǎn)生新的官能團，聚苯胺在酸化纖維素表面發(fā)生復合，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的團聚現(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，從而使導電性總體呈現(xiàn)出較差的效果，導電率較溶液聚合法制備摻雜態(tài)聚苯胺導電率降低了1個數(shù)量級以上。當用接枝的方法，以丙烯酸為接枝物，使摻雜態(tài)聚苯胺與酸化纖維進行復合，制成摻雜態(tài)聚苯胺/丙烯酸/酸化纖維素復合材料，分子結晶度下降，其電導率降得更低，導電性更差。
　　因此，提高聚苯胺的導電性能，可以通過摻雜劑摻雜，或通過酸化纖維素復合制備酸化纖維素/本征態(tài)聚苯胺復合材料，但不可二者兼之；此外，通過溶液聚合法