聚苯胺合成、表征和气敏性能研究.pdf

维普资讯 第 36卷 第 6期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．36 NO．6 2007年 6月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Jun．2007 聚苯胺的合成、表征及气敏性能研究 张连明，谢英男，詹 自力，司慧涵，蒋登高 (郑州大学化学工程学院，河南 郑州 450001) 摘 要 ：用化学氧化聚合法，以苯胺(An)为单体，过硫酸铵(APS)为氧化剂 ，控制反应温度 ，在酸性介质(无机 酸和有机酸)中合成聚苯胺 (PAn)。用傅里叶红外光谱 (FTIR)和紫外可见光光谱 (Uv-V )对聚苯胺掺杂前后结构 的变化进行了测试，讨论了酸掺杂对聚合产物结构的影响，结果表明电子的离域使聚苯胺主链结构经质子酸掺杂 后形成了共轭结构。常温下，通过聚苯胺的气敏性能测试 ，得知有机酸掺杂的聚苯胺的气敏性能更好，其中用磺基 水杨酸掺杂的聚苯胺对 1000ppm氨气的灵敏度最高，达到了14．8580，具有实际应用价值。最后初步探讨了聚苯 胺的气敏机理。 关键词：聚苯胺；合成；红外光谱；紫外可见光光谱；气敏性能 中图分类号：0633．2 文献标识码：A 文章编号：1671—9905(2007)06—0007—03 大气的化学污染 151趋严重，如何快速准确地检 分析纯)、磺基水杨酸 (SSA，分析纯)、对 甲苯磺酸 测和监控环境中的有毒、有害气体污染物成为迫切 (TSA，分析纯)，盐酸、氨水、无水乙醇均为分析纯。 需要解决的问题，这就使得气敏材料和气敏传感器 标准磨 口有机合成玻璃仪器；可控温水浴；IR． 的研究151益受到重视。目前在气体传感器的研究及 200型傅里叶变换红外光谱仪 (KBr压片)；UV． 开发上存在的主要问题是高灵敏度、快速响应 、常温 2450型紫外可见光谱仪 (样品溶于 N．甲基吡咯烷 化不能同时满足。于是，寻求新型高性能气敏材料 酮)；HW-30A型气敏元件测试仪 (测试回路电压 10 成为当前的主要研究任务 1【--2]。 V)。 聚苯胺由于其特殊的共轭结构，使其在化学传 1．2 聚苯胺的合成 感器件等应用方面，具有非常重要的价值。聚苯胺 取一定量的单体苯胺(An )，放人装有盐酸稀溶 以其原料易得、合成简单、环境稳定性好、耐高温及 液的三口烧瓶中，将该烧瓶置人可控温水浴中，并充 抗氧化性能优 良和潜在的溶液及熔融加工性能等优 人氮气保护。在搅拌条件下，将氧化剂过硫酸铵 点，在 151用商品及高科技等方面有着广泛的应用前 (APS)的稀盐酸溶液慢慢滴加至该反应体系中 J。 景3【--4]。聚苯胺的合成方法很多，如化学氧化聚合 反应液由透明无色慢慢变为蓝色，继而颜色加深至 法、微乳液聚合法、电化学聚合法等 55【J，其中化学氧 蓝黑色。反应一段时间后 ，对反应产物进行过滤，用 化聚合法较为简单，易于大批量生产，因而关注较 稀盐酸洗涤滤饼 2次，再用蒸馏水洗至滤液pH=7， 多。本文采用化学氧化法合成聚苯胺 ，探讨酸种类 再用无水乙醇洗涤2次，65℃真空干燥得到翠绿色 对聚合产物的影响，并采用光谱方法研究聚苯胺掺 的盐酸掺杂态聚苯胺。 杂前后分子结构的变化，从而研究聚苯胺的气体敏 同样的方法，分别将水杨酸 (SA)、磺基水杨酸 感性能及机理。 (SSA)、对甲苯磺酸( )替代上述反应中的盐酸，