導(dǎo)電高分子材料聚苯胺的合成及性能研究.pdf

1、導(dǎo)電聚苯胺(PAn)具有導(dǎo)電性能優(yōu)良，環(huán)境穩(wěn)定性好，原料價廉，易加工等優(yōu)點，是導(dǎo)電高分子研究領(lǐng)域的熱點。固相有機化學(xué)反應(yīng)是近年來發(fā)展起來的新領(lǐng)域，是綠色化學(xué)的重要組成部分，與傳統(tǒng)的聚苯胺合成方法相比，固相法操作簡單，反應(yīng)時間短，且無需溶劑，從而可降低成本，同時保護了環(huán)境，因此，固相法成為聚苯胺合成領(lǐng)域的一個新的研究方向，但是，迄今對該反應(yīng)主要因素對合成聚苯胺性能的影響規(guī)律尚缺乏深入的研究；對不同酸摻雜聚苯胺的導(dǎo)電性、摻雜性、結(jié)晶性和熱穩(wěn)

2、定性也缺乏足夠的認識，而這些問題的解決對于固相法合成導(dǎo)電聚苯胺實現(xiàn)工業(yè)化及導(dǎo)電聚苯胺的應(yīng)用具有重要意義。 本文主要研究了以磺基水楊酸為摻雜劑，采用固相法制備的摻雜態(tài)聚苯胺結(jié)構(gòu)與性能，研究得出合成高電導(dǎo)率磺基水楊酸摻雜聚苯胺的最佳工藝條件為反應(yīng)溫度為0℃，氧化劑分批加入，苯胺/過硫酸銨的摩爾比為1:1，苯胺/磺基水楊酸的摩爾比為 1:1，反應(yīng)時間 45min，在此條件下合成的產(chǎn)物的表觀收率為108.38％，電導(dǎo)率為5.009S/c

3、m；經(jīng)紅外分析、X-射線衍射、熱重分析表明，產(chǎn)物具有良好的摻雜性，一定的結(jié)晶性和良好的熱穩(wěn)定性，脫摻雜溫度在190℃左右，主鏈的分解溫度在450℃左右；經(jīng)電磁性能研究表明，產(chǎn)物屬于電損耗型吸波材料，電磁能主要衰減在材料的電阻和介電極化弛豫損耗上；通過磺基水楊酸摻雜聚苯胺/環(huán)氧樹脂混合涂膜物理性能測試表明，涂膜有良好的附著力，達一級，涂膜的抗沖擊性也較好，為50kg/cm；經(jīng)鹽霧試驗和電化學(xué)測試研究表明產(chǎn)物有良好的防腐性能，含少量的聚苯胺

4、就可使聚苯胺/環(huán)氧樹脂混合涂膜起到較好的防腐作用；聚苯胺含量增加，防腐能力減弱；聚苯胺的電導(dǎo)率和摻雜度與其防腐性能存在一定的關(guān)系。 本文還研究了以酒石酸、蘋果酸、十二烷基苯磺酸、對甲苯磺酸、鹽酸、磷酸、硝酸為摻雜劑，固相法合成的摻雜態(tài)聚苯胺的結(jié)構(gòu)與性能。經(jīng)與本征態(tài)聚苯胺比較，圃相法制備的摻雜態(tài)聚苯胺都有良好的摻雜性和一定的結(jié)晶性。不同酸摻雜聚苯胺的電導(dǎo)率、結(jié)晶性、溶解性及防腐性能不同。無機小分子酸中，鹽酸的離解能力強，且分子小易

5、于在聚苯胺鏈間傳遞，故鹽酸摻雜的聚苯胺具有較大的電導(dǎo)率，達5.097S/cm；有機大分子酸中，含有羧基的酸離解能力強，且有大的親油基團和強極性，故其摻雜的聚苯胺具有較好導(dǎo)電性的同時還有較好的溶解性?；腔畻钏?、蘋果酸、酒石酸摻雜的聚苯胺的電導(dǎo)率分別達5.009 S/cm、5.670 S/cm、5.571 S/cm。無機小分子酸易發(fā)生脫摻雜作用，且無機酸根離子對鋼片有腐蝕作用，故有機大分子酸摻雜的聚苯胺較無機小分子酸摻雜的聚苯胺的防腐性能