纳米聚苯胺及其复合粒子的制备研究

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导电聚苯胺作为一种新型的功能高分子材料,越来越受到科学家们的关注。这不仅是因为它具有合成方法简单、掺杂机制独特、环境稳定性良好等优点,而且它还具有广阔的开发与应用前景。纳米材料的尺寸效应、量子效应、表面效应等赋予其特殊的物理性能和化学性能。因此将纳米技术引入聚苯胺的制备工艺中,可以使其集导电性和纳米颗粒功能于一体。针对导电气溶胶要求质量轻和导电性良好的特性,选用密度小、价格便宜空心微珠为核,以导电性良好、性能稳定聚苯胺为壳,制得了聚苯胺包覆空心微珠复合粒子。本课题主要研究了三个方面的内容:1.微乳液聚合法制备纳米聚苯胺:研究乳化剂种类、聚合时间和引发剂滴加时间对聚苯胺粒子粒径和分散性的影响;研究乳化剂SDBS/An摩尔比、引发剂(NH42S2O8/An摩尔比和聚合体系的温度对聚苯胺粒子电导率和粒径的影响,得到了微乳液制备纳米聚苯胺的最佳工艺条件:SDBS/An摩尔比为1.5,(NH42S2O8/An摩尔比为1.25,聚合体系温度为10℃,体系的pH值为0.3,控制引发剂(NH42S2O8滴加时间为30min,反应聚合4h时,利用该工艺制备的聚苯胺纳米粒子的分散性最好,粒径大约在40nm左右,电导率数量级为100S/cm。2.分散聚合法制备纳米聚苯胺:研究了分散剂的种类、分散剂PVP用量、引发剂浓度和分散介质对聚苯胺粒子的粒径和分散性的影响;以及盐酸浓度对聚苯胺电导率和产率的影响,得到了分散聚合制备纳米聚苯胺的最佳工艺条件:PVP浓度为8g/L,APS/An摩尔比为2,盐酸浓度为1.0mol/L,醇水比为5:5,制备的聚苯胺纳米粒子粒径约为60nm左右,且分散性较好,电导率数量级为10-1S/cm。3.微乳液聚合法制备聚苯胺包覆空心微珠复合粒子:研究乳化剂种类、SDBS的用量和空心微珠的用量对复合粒子包覆效果的影响,得到了制备包覆均匀、致密复合粒子的最佳工艺条件:苯胺1g、SDBS乳化剂3.48g、空心微珠0.4g、引发剂过硫酸铵2.85g、20℃氮气保护下反应4h。
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