在众多的共轭导电聚合物中，聚苯胺以其较好的电性能、电化学性能和光学性能，尤 其是很好的环境稳定性能，而被认为是最具开发潜力的一类导电聚合物。但聚苯胺在有机 溶剂中的溶解性能较差，这不仅限制了其工业应用，也阻碍了人们对其性能的深入研究。 因此，改善聚苯胺的溶解性能是势在必行的。本文选取N-乙基苯胺(EA)和二苯胺磺酸钠 (SDP)为单体，分别采用溶液聚合法和乳液聚合法制备了一系列功能性的N-取代苯胺与苯 胺(AN)共聚物，并对它们的各种物理化学性能进行了系统的研究。 采用溶液聚合法，在酸性介质中合成了一系列EA/AN共聚物，系统地讨论了共聚体 系的聚合条件，如单体摩尔比、氧化剂用量及种类、反应介质和聚合温度等对共聚物的聚 合产率、分子量(或特性粘数)、溶解性能和电导率的影响，并提出了EA/AN共聚体系的最 佳合成条件。采用红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振1H NMR谱、元素分析和宽角X 射线衍射等对聚合物的结构进行了表征。随着EA含量的增大，EA/AN共聚物在有机溶剂 中的溶解性能逐渐增大。掺杂态共聚物的电导率为5.61×10-7～2.37×10-1Scm-1，且在EA含 量为20～30mol％之间出现一个逾渗转变。EA/AN共聚物在NMP中具有很好的成膜性能， 能得到光滑平整的致密膜，并制备出了16×16cm2的大面积薄膜。这些共聚物膜具有较好 的力学性能，EA/AN(5/95)共聚物膜的拉伸强度、初始模量以及断裂伸长率分别为87.0MPa， 3.33GPa和3.33％；动态力学研究表明，EA/AN(5/95)和EA/AN(10/90)共聚物的玻璃化转 变温度分别为126.5℃和113.0℃。EA和AN在1.0M HC1/(NH4)2S2O8共聚体系中的竞聚 率分别为0.180和1.927。聚合动力学研究表明，N-乙基苯胺均聚反应的聚合速度与单体 浓度和氧化剂浓度有关，以(NH4)2S2O8和H2O2为氧化剂时的聚合速率可分别表示为： Rp∝ K1·[EA]3·[APS]和Rp ∝ K2·[EA]·[H2O2]。 为了进一步研究N-乙基苯胺与苯胺的聚合反应，同时制备出具有更好溶解性能和较高 分子量的EA/AN共聚物，采用乳液聚合法对该共聚体系进行了深入的研究。系统地研究了 乳化剂用量、氧化剂用量、单体摩尔比以及聚合温度等聚合条件对聚合物产率、分子量、 溶解性能和电导率的影响。采用红外光谱和紫外可见光谱对聚合物的结构进行了表征。研 究表明，与溶液聚合产物相比，乳液聚合产物具有较高的分子量、较好的溶解性能以及较 高的电导率；随着EA含量的增大，聚合物在有机溶剂中的溶解性能逐渐增大。共聚物的 电导率为1.03×10-5～1.61×10-1Scm-1。紫外光谱研究表明，EA/AN共聚物在不同的溶剂中具 有溶致变色性能和可逆的溶剂热色性能。 此外，还研究二苯胺磺酸钠与苯胺的溶液聚合，系统地讨论了单体摩尔比、氧化剂用 量及种类、酸介质的种类以及聚合温度等因素对共聚物产率、特性粘数、溶解性能和电导 率的影响；采用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、热重分析等对聚合物的结构进行表 征。随着SDP含量的增大，SDP/AN共聚物在水和氨水中的溶解性能增大；掺杂态共聚物 的电导率逐渐下降，从2.37×10-1降至6.0×10-4Scm-1；而去掺杂态的电导率却增大，从 7.08×10-8增至3.52×10-5S cm-1。首次采用简便的、不外加稳定剂的聚合方法制备出了 SDP/AN共聚物纳米颗粒，颗粒的粒径依赖于氧化剂/单体摩尔比，当氧化剂/单体摩尔比 为1/2时，得到了长轴和短轴分别为62和44nm的椭球形去掺杂纳米颗粒。热重分析表明， SDP/AN共聚物的热分解过程分为四个阶段，苯磺酸基的引入降低了共聚物的热稳定性； 同时，共聚物在氮气中具有更好的热稳定性。 采用恒压变容法研究了不同掺杂态的EA/AN(10/90)共聚物膜(简称EN19C)以及不同 配比的乙基纤维素(EC)/EN19C共混膜的气体分离性能。研究表明，二次掺杂态 EA/AN(10/90)共聚物膜具有较好的气体分离性能，其富氧气体通量、氧气渗透系数和氧气 浓度随操作压力的增大而升高，而氧氮分离系数则随着操作压力的升高而下降；随着操作 温度的升高，气体通量和氧气渗透系数逐渐增大，而氧气浓度和氧氮分离系数则逐渐降低。 在25℃，606kPa的操作条件下，富氧气体的富氧浓度为40.6％。在EC/EN19C共混膜中， EC/EN19C(30/70)共混膜具有最好的气体分离性能，在操作温度为47℃，操作压力606kPa 时，富氧气体的富氧浓度可达47.6％，氧氮分离系数为4.62。 关键词：N-乙基苯胺，二苯胺磺酸钠，N-取代苯胺共聚物，导电聚合物，成膜性，空气分 离膜，纳米颗粒