化学化工精品论文 聚苯胺导电材料制备.docVIP

聚苯胺导电材料的制备 一 摘要： 悬浮液共混法 通过超声波分散技术把化学氧化合成的聚苯胺（PANI）与环氧树脂共混复合，制备了聚苯胺复合导电薄膜（PANI /E51）。分别用红外、热重、扫描电镜和X光电子能谱对其进行了表征和分析。结果发现，对于低温条件下制备的PANI粒子，在基体环氧树脂的的分布状态跟掺杂离子有关，同时，掺杂离子也对聚苯胺复合材料的导电率有一定的影响。 关键词：聚苯胺 对甲基苯磺酸(TSA) 对氨基苯磺酸（ABSA） 环氧树脂 复合薄膜 二 前言： 聚苯胺具有较好的电性能、电化学性能和光学性能，环境稳定性好，是最有实际应用前景的导电聚合物之一，因而在导电塑料、导电复合材料等方面具有广阔的应用前景。将集导电性及纳米粒子的优异特性于一体的聚苯胺导电材料(纳米颗粒、纳米管或纳米棒)与溶解性和可加工性较好的聚合物如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、纤维素衍生物等复合可以得到各种性能优异的聚苯胺导电复合材料。将苯胺单体在不同母体聚合物存在下原位聚合也可以制备聚苯胺导电复合材料。聚苯胺导电复合材料在光、电、力学等方面呈现出常规材料不具备的特性，具有电导率可调节、光学及力学性能优异、透明性高、成本低廉等优点。本文基于国内外研究文献，结合笔者所在课题组的研究工作，综述了以纳米聚苯胺与传统聚合物复合所制得的导电复合材料包括透明导电塑料薄膜、防静电纳米涂料、导电纳米纤维等的国内外必威体育精装版研究进展。 三 实验设计 1.1 主要试剂和原料 苯胺，分析纯，北京化工厂，经减压蒸馏后使用；对甲基苯磺酸，分析纯，江苏昆山年沙化工厂；对氨基苯磺酸，分析纯，上海试剂总厂第三分厂；环氧树脂E51，工业级，岳阳化工总厂；聚酰胺树脂（PA651），工业级，岳阳化工总厂；其余均为分析纯试剂，使用前未作进一步处理。 1.2 本征态聚苯胺的制备（我们不需要做） 1.3掺杂态聚苯胺的制备 将本征态的聚苯胺溶解在NMP试剂中，涂膜，60℃真空干燥72h，用1M的对甲基苯磺酸水溶液掺杂8h，60℃真空干燥24h，得到掺杂态的聚苯胺-对氨基苯磺酸薄膜。 1.4 掺杂聚苯胺/环氧复合薄膜的制备 在烧杯中依次加入E51 4.0g，适量的本征态聚苯胺、少量的NMP和一定比例的磺酸，搅拌，再用超声波振荡15min，加入聚酰胺树脂1g，搅拌，涂膜，常温固化，得到PANI-ABSA/E51复合薄膜。 四 实验步骤 悬浮液共混法制备聚苯胺纳米复合材料是将纳米聚苯胺(PAN)悬浮液与母体材料溶液简单共混制得纳米复合材料。如，将以聚乙基甲基醚为大分子稳定剂，由分散聚合法合成的聚苯胺分散液离心沉淀、洗涤，得到粒径为250nm×l90nm、电导率为4.96S/cm的盐酸掺杂聚苯胺(PAN·HCl)粒子，而后将其分别重新分散至聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醋酸乙烯酯/(PVAc)的四氢呋喃溶液中或聚乙烯醇(PVA)的HCl溶液中，混合液超声分散1.5h后，PAN·HCl颗粒分散尺寸约为20nm，由其浇铸成膜，可得到具有良好导电性能的纳米复合膜，其电导率为10-6-100S/cm。对于PAN·HCl/PVA复合膜，在PAN含量(质量分数，下同)为0.007%时，电导率为1.12×10-5S/cm。由于复合膜中PAN颗粒为纳米级，复合膜的逾渗阈值(fc)极低/为2.14×10-4-4.19×10-4，充分体现了纳米化效应。 此外，随母体聚合物不同，复合膜中PAN·HCl的分散状态也不同。在PAN·HCl/PVC纳米复合膜中PAN·HCl颗粒以球状结构分散于PVC母体中，而在PAN·HCl/PVA纳米复合膜中PAN·HCl则以纤维状形态存在。 将分散聚合法制备得到直径为100-150nm的PAN·HCl粒子及直径为40nm的聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺(PAN·PSSA)与水溶性PVA溶液共混，可以制得导电性良好的纳米复合膜。PAN·HCl/PVA纳米复合膜的电导率随PAN含量的增加而增加，没有出现逾渗行为，PAN含量为30%时，复合膜电导率可达10-1S/cm。而对于PAN·PSSA/PVA纳米复合膜，PAN含量在10%时，其电性能较PAN·HCl/PVA纳米复合膜好，并且出现明显的逾渗行为，逾渗阈值为10%左右。 Gospodinova等发现在没有超声辅助的情况下也可以制得性能良好的导电纳米复合膜。将化学氧化法合成的十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的粒径大小为5-30nm的PAN乳胶粒子与10%PVA水溶液直接共混，浇铸成膜，即可制得PAN/PVA导电纳米复合膜。该复合膜具有较低的逾渗阈值，小于0.5%。当PAN含量从0.5%增至16%时，复合膜的电导率从10-4S/cm增至100S/cm，