聚吡咯的合成與性能研究.pdf

1、以吡咯為單體，以FeCl3為氧化劑(控制其與吡咯單體的摩爾比為1:2)，乙腈和水為混合溶劑，在0℃的合成溫度下，通過化學(xué)氧化法合成了N系列的聚吡咯(記為N-PPy)。N-PPy的表征結(jié)果表明，產(chǎn)物為非結(jié)晶性聚合物，其微觀形貌直接受乙腈與水的體積比(簡(jiǎn)稱為腈水比)的影響，可控制為顆粒狀或膜狀產(chǎn)物。當(dāng)腈水比在1:9到4:6范圍內(nèi)逐漸增大時(shí)，N-PPy的微觀形貌呈顆粒狀，且其粒徑逐漸減?。划?dāng)腈水比進(jìn)一步增大到5:5到7:3的范圍內(nèi)時(shí)，N-PP

2、y的微觀形貌轉(zhuǎn)為薄膜狀。對(duì)此提出了基于膠束理論的N-PPy合成反應(yīng)機(jī)制，分析指出N-PPy微觀形貌及粒徑的變化主要?dú)w因于乙腈濃度的改變引起反應(yīng)體系中乙腈膠束的大小及結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的變化。對(duì)N-PPy產(chǎn)量及性能的研究結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溶劑從水變?yōu)殡嫠旌先軇r(shí)，產(chǎn)物的產(chǎn)量與電導(dǎo)率均得到提升，但隨著乙腈用量的進(jìn)一步增大(即腈水比在1:9-7:3之間進(jìn)一步增大)，N-PPy的產(chǎn)量和電導(dǎo)率逐漸降低；N-PPy表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性，其熱分解溫度約為2

3、00℃。
　　在N-PPy產(chǎn)物合成條件的基礎(chǔ)上，提升反應(yīng)體系中FeCl3與吡咯單體的摩爾比為1:1，合成出非晶的H系列PPy(記為H-PPy)，對(duì)H-PPy產(chǎn)物的微觀形貌、產(chǎn)量及電導(dǎo)率的研究結(jié)果同樣表明它們直接受合成反應(yīng)體系中的腈水比的影響，且表現(xiàn)出了與N-PPy相似的影響規(guī)律。但是，在相同腈水比條件下制備的H-PPy產(chǎn)物較N-PPy產(chǎn)物表現(xiàn)出更高的產(chǎn)量和更低的電導(dǎo)率，這主要是因?yàn)檠趸瘎┑脑黾樱瑫?huì)使PPy的過度氧化增加，不利于聚吡

4、咯共軛鏈的形成，從而導(dǎo)致產(chǎn)物電導(dǎo)率的下降。
　　在N-PPy產(chǎn)物合成條件的基礎(chǔ)上，將其合成反應(yīng)溫度升高到25℃，制備出了半結(jié)晶的T系列PPy(記為T-PPy)。對(duì)其研究表明，T-PPy的微觀形貌均為顆粒狀，且其粒徑不受反應(yīng)體系中腈水比的影響。這主要是因?yàn)門-PPy的合成溫度過高，已破壞了反應(yīng)體系中形成乙腈膠束的熱力學(xué)條件，從而導(dǎo)致其合成反應(yīng)不再受基于膠束理論的合成反應(yīng)機(jī)制的影響。在整個(gè)腈水比研究體系中，T-PPy的產(chǎn)量都高于N-P

5、Py的產(chǎn)量；當(dāng)腈水比在0:10到3:7范圍內(nèi)時(shí)，T-PPy的電導(dǎo)率均低于N-PPy的電導(dǎo)率，但是當(dāng)腈水比進(jìn)一步增加到4:6時(shí)，其電導(dǎo)率反而高于N-PPy的電導(dǎo)率。
　　在N-PPy產(chǎn)物合成條件的基礎(chǔ)上，使用SDBS對(duì)PPy進(jìn)行摻雜，聚合得到半結(jié)晶的S系列PPy(記為S-PPy)。對(duì)其研究表明，S-PPy產(chǎn)物的微觀形貌直接受腈水比的影響，可通過調(diào)控腈水比來控制S-PPy產(chǎn)物的微觀形貌為絮狀、顆粒狀、片狀等形態(tài)。當(dāng)腈水比在0:10到3

6、:7范圍內(nèi)逐漸增大時(shí)，S-PPy的微觀形貌變得更加的規(guī)整；當(dāng)腈水比在3:7-5:5之間時(shí)，聚吡咯呈明顯的顆粒狀，且大小隨著腈水比的增加而減?。划?dāng)腈水比達(dá)到6:4時(shí)，產(chǎn)物中出現(xiàn)了片狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)顆粒狀S-PPy的粒徑變大。與N-PPy的微觀形貌對(duì)比發(fā)現(xiàn)，S-PPy具有明顯不同的形貌變化規(guī)律，這表明SDBS的加入改變了腈水比對(duì)S-PPy微觀形貌的影響規(guī)律。當(dāng)腈水比在0:10到6:4范圍內(nèi)增大時(shí)，S-PPy的產(chǎn)量逐漸降低，與相同腈水比條件下的N