掺杂态聚苯胺的性能与应用研究

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1、摘要旦里巴里巴里里里里里里里里里里巴巴三巴里巴.巴粤里里里里里里里里里里里里巴曰粤粤里里里里里里里里里里里里里里里口里口里曰忍巴三日里粤巴里里里里里里里里里里里里里里里里巴巴巴曰粤巴里里里里里里里里里里里里里里里只里巴摘要本文对掺杂态聚苯胺的制备，性能和应用进行了研究，得到了导电性能较好的丙烯酸酷共聚物酸改性的聚苯胺以及共聚物酸改性聚苯胺与气相白炭黑的复合粒子以及导电粒子分散均匀且相容性好的导电聚苯胺/乙烯一丙烯酸共聚物(EAA)的导电共混物。论文共分为四个部分:1.采用化学合成法合成有机酸掺杂的聚苯胺。使用了十二烷基苯磺酸(DBSA)、磺基水杨酸(SSA)和对甲基

2、苯磺酸(TSA)三种有机酸。用乳液聚合一萃取法合成了在三氯甲烷中可以完全溶解的DBSA掺杂的聚苯胺(PAn/DBSA)。研究了苯胺(An)与DBSA摩尔比和引发剂(NH4)25208的浓度对PAn/DBSA电导率和溶解性的影响。用TG,FTIR和SEM对PAn/DBSA进行了表征。当摩尔比An:DBSA=1:0.83，引发剂过硫酸按浓度为0.055mo1/L,反应时间6小时，在室温反应制得的掺杂聚苯胺电导率最高，达0.1165/cm，且可以完全溶解于三氯甲烷。用SSA和TSA两种有机酸以不同方式制备掺杂聚苯胺。与PAn/DBSA比较电导率和环境稳定性，并且采用TG分

3、析比较热稳定性后，发现DBSA是使掺杂聚苯胺电导率和稳定性都较好的掺杂剂。2.用丙烯酸酷共聚物酸对PAn/DBSA进行进一步的掺杂改性。通过实验研究了丙烯酸丁醋(BA)含量和引发剂过硫酸钱的浓度对AA-BA-MMA和AA-BA-MA两种共聚物酸改性聚苯胺的电导率的影响。选择了性能较好的AA-BA-MMA共聚物酸改性聚苯胺用正交试验设计对试验工作进行了安排。研究共聚物单体的组成和反应条件对聚苯胺/丙烯酸酷共聚物复合物的导电性能的影响。并用FT-IR,DSC和SEM对复合物进行了分析与表征。当共聚单体AA-BA-MMA组成为20:45:35，聚苯胺乳液聚合时间5小时，丙

4、烯酸酷共聚合反应时间5小时，引发剂用量为0.75g时，反应温度800C时，可以制得电导率达1.432S/cm的高电导率的改性聚苯胺复合物。3.把丙烯酸酷共聚物酸改性的聚苯胺与气相白炭黑复合。研究改性聚苯胺/气相白炭黑复合材料的导电性能和断面的微观形态。选择适当的白炭黑用量才能得到电导率较高的复合粒子，制得了电导率为0.09253S/cm的复合粒子。用扫描电镜观察可以明显看到改性聚苯胺对气相白炭黑粒子的包裹和粘结.4.采用实验室制备的导电聚苯胺材料分别与乙烯一丙烯酸共聚物混炼，制备可以导电的共混物。研究各种导电聚苯胺材料在共混物中的分布和与基体的相容情况。PAn/DB

5、SA与EAA共混之后可以得到电导率达10'7_10-65/cm的共混物。电导率随着混炼时PAn/DBSA用量的增加而增大。SEM观察发现PAn/DBSA与EAA基体的相容性较差且大小和分布十分不均匀，只有少量PAn/DBSA粒子被基华南理工大学工学硕士学位论文体包裹。丙烯酸酷共聚物酸改性的聚苯胺与EAA以10/90的质量比共混物的电导率为1.335X10'65/cm,SEM观察可以看到聚苯胺粒子均匀的分散于EAA基体中。聚苯胺粒子通过共聚物酸的“增容”作用与EAA基体良好相容。共聚物酸改性的聚苯胺复合气相白炭黑与EAA按质量比10/90进行共混制得电导率数量级为10

6、-7S/cm的共混物。SEM观察可见复合粒子良好的分散于EAA基体中。复合粒子的在基体中的均匀分布可以形成较为良好的导电网络而使共混物具有良好的导电性。关键词:聚苯胺;掺杂;电导率;丙烯酸酷共聚物酸;乙烯一丙烯酸共聚物(EAA)Abstract日纽口里巴里三曰日巴里里里里里巴巴巴里恩巴粤巴日口巴里里里里里巴ABSTRACTThepreparation,propertiesandapplicationsofdopedpolyanilinewerestudiedinthisthesis.Polyanilinemodifiedbyacryliccopolymericaci

7、d,compositeparticlesofmodifiedpolyanilineandpyrogenicsilica,andconductivepolyanilinematerialsblendswithethylene-acrylicacidcopolymer(EAA)wereprepared.Allofthemhavewellconductiveproperties.Thethesiswasdividedintofourparts:1.Organicaciddopedpolyanilinewassynthesizedbychemicalreaction.D