盐酸掺杂聚苯胺的制备及性能研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第19卷第11期化学研究与应用Vo1．19．No,112007年11月ChemicalResearchandApplicationNov．，2007文章编号：1004—1656(2007)11—1233~5盐酸掺杂聚苯胺的制备及性能研究马娟娟，刘霖，朱绪飞，张田林(1．淮海工学院化学工程系，江苏连云港222005；2．南京理工大学化工学院，江苏南京210094)摘要：本文用溶液聚合法制备盐酸掺杂聚苯胺，测定了体系酸度对聚苯胺电导率的影响，及盐酸掺杂聚苯胺在不同条件下经过热处理后的电导率，采用TGA、XRD等方

2、法，研究了热处理过程对聚苯胺结构的影响。结果表明，当热处理温度为90~C时，电导率高于初始值，当热处理温度高于100~C时，电导率开始下降，到达220~C时，电导率下降了约4个数量级。在氮气中聚苯胺电导率的衰减比空气中小，聚苯胺经热处理后在浓硫酸中的溶解性会明显降低。本文还探讨了去掺杂、氧化和化学交联等盐酸掺杂聚苯胺的热降解机理。关键词：聚苯胺；掺杂；电导率；热稳定性；热降解机理中图分类号：TN383；0632．32文献标识码：A对于多数导电聚合物来说，在非掺杂状态电导率相对较低，而在掺杂状态化学稳定性较差，在1实验部分空气中很快失去导电性能。聚苯胺作为最

3、有应用前景的导电高分子材料之一，其突出的特点是具1．1试剂和仪器有良好的环境稳定性，已有多篇关于将导电聚苯苯胺(An，经两次减压蒸馏)、过硫酸铵胺与通用高分子材料如PE、PS、PVC、PP、SBS进行(APS)、盐酸、丙酮、浓硫酸，均为市售分析纯。机械熔融共混的报道。SY一5型四探针电导率测试仪(广州半导体目前有关导电聚苯胺热稳定性的研究主要集研究所)；TGA一5O型热分析仪(日本岛津)；DSC中在两方面：一是导电聚苯胺本身的热稳定性，即一5O型差示扫描量热仪(日本岛津)；D30o型x研究温度对聚苯胺结构的影响；二是导电聚苯射线衍射仪(德国Broker公司

4、)。胺在老化过程中的电学性能的变化’。。导电聚1．2溶液法合成盐酸掺杂聚苯胺(HCI—PANI)苯胺的应用大多集中在电磁屏蔽、电解电容器、抗将lOOmL一定浓度的盐酸溶液，0．05mol苯静电涂料等方面，而在聚苯胺的加工以及长期使胺依次加人三口烧瓶中，搅拌，冰水浴控制反应体用过程中常常要经受热甚至高温的作用，如聚苯系温度为0～5℃。滴加1mol·L过硫酸铵水溶胺与高分子材料进行机械熔融共混的温度需达到液50mL，溶液颜色由透明逐渐变成蓝黑，继续反140～250℃，工作在高频电路中的导电聚苯胺电应3h后停止搅拌，静置过夜。抽滤，分别用稀盐解电容器的温度长期保

5、持在100℃左右。在这类酸(O．01mol·L)、丙酮洗涤滤饼三次，最后用去工作条件下，尽管聚苯胺本身的热稳定性很好，但离子水洗至滤液pH值至6左右。65℃真空干燥由于热老化造成电导率下降而使产品失效。因此至恒重，研成粉末，得到产品S0～s5。研究聚苯胺在老化过程中电学性能的变化往往比表1样品体系的酸度Table1Theconcentrationofsystemacidityforthesamples研究导电聚苯胺本身的热稳定性更为重要。本文对盐酸掺杂聚苯胺(HCI—PANI)进行了模拟实际使用的热处理，并通过TGA和XRD等测试手段，从材料结构角度分析热

6、处理温度、气氛对电导率的影响，讨论了掺杂态聚苯胺的热降解机1．3测试与表征理，为导电聚苯胺的实际应用提供了一些实验将盐酸掺杂聚苯胺粉末压片后(直径10ram，依据。厚约5mm)，用电导率测试仪测定电导率盯d采用收稿日期：2007-04-09；修回日期：2007-06—18联系人简介：马娟娟(1980一)，女，讲师，主要从事功能高分子材料研究。Emai!：lanxuan98@grnail．COrn维普资讯http://www.cqvip.com1234化学研究与应用第19卷热分析仪测量样品的热重(TG)曲线，升温速率为形式进入聚苯胺骨架，赋予其一定的导电性]

7、。20~C／min，氮气氛围。采用x射线衍射仪(cu靶，图1为体系中盐酸浓度对掺杂态聚苯胺电导率的Kct射线，入=0．15406nm)对样品进行物相分析。影响，当体系pH=1左右，产物So的电导率很低，仅有0．02S·cm～，当[HCI]增大到0．33molL2结果与讨论时，得到的样品S1的电导率急剧增加，达到1．45S·cm～，而随着体系酸度的进一步增大，聚合物的电导率又开始下降。这可能是因为在强酸性条2．1盐酸浓度对聚苯胺性能的影响一般认为质子酸在苯胺聚合反应中主要起两件下，会造成苯胺的深度氧化，破坏了其大共轭结种作用：提供反应介质所需的pH值和以掺杂

8、剂的构，从而造成导电能力的降低。100—8O苟’弓≥6O40l00