聚苯胺水基胶体分散液及导电聚苯胺复合材料制备和表征

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聚苯胺(PAn)是最早发现的导电高分子材料之一,由于其环境稳定性好、合成方法简单,单体价廉易得等优点而受到了广泛的关注。然而,与其它导电高分子材料一样,聚苯胺,尤其是掺杂态聚苯胺加工困难,成为其推广应用的主要障碍。本论文的主要研究目标即寻求改善导电聚苯胺加工性的方法及机理,开发功能性导电高分子制品。 论文第一部分综述了关于导电高分子材料、聚苯胺以及改善聚苯胺加工性的研究进展。 论文第二部分以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,用分散聚合法合成了一系列高聚苯胺含量的PAn-PVP水基胶体分散液(本实验中合成稳定PAn-PVP胶体分散液的最高苯胺含量达到了67%,有重要的应用价值)。采用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和热失重(TG)等方法表征了产物的结构和形态。测试结果表明:苯胺在PVP存在的体系中发生聚合反应的生成物是PAn-PVP的复合物;PAn-PVP复合粒子微观形貌呈现为米粒状或者球形,分散性、独立性良好;PAn-PVP复合物耐热性能较PAn略差。另外,还研究了温度对聚合反应的影响以及苯胺分散聚合反应的动力学,实验结果证明:存在PVP的分散聚合反应体系中,苯胺的聚合温度宜低不宜高,本实验选取的聚合温度为0℃;分散聚合体系中苯胺的最终转化率超过100%,达106.5%,这是因为聚合反应产物是PAn-PVP的复合物。合成得到的PAn-PVP水基胶体分散液易涂覆成膜,得到优良的半导体膜,测得PAn-PVP复合膜的电导率达到了10-2 S·cm-1数量级。 论文第三部分先采用溶液法和乳液法合成聚苯胺,用TEM和FTIR表征了聚苯胺的结构和形态,用四探针法测量了不同掺杂态聚苯胺的电导率。实验结果证明:溶液法合成的盐酸掺杂态聚苯胺(HCl-PAn)微观形貌呈现为松散的纤维状,电导率达到了101S·cm-1数量级;乳液法合成的十二烷基苯磺酸掺杂态聚
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