细鳞片可膨胀石墨聚苯胺导电复合材料的制备研究

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1、细鳞片可膨胀石墨&聚苯胺导电复合材料的制备研究报告　承接单位：　　攀枝花学院石墨实验室小组成员：王　磊罗　曦宋　军罗炽兰　指导教师：　　　　　李玉峰　完成时间：　　二○○八年十二月　　　目录一、课题背景１二、国内外的研究现状及发展趋势１（一）国内外研究现状１1、可膨胀石墨１2、聚苯胺２3、石墨&聚苯胺复合材料３（二）发展趋势４1、合成可溶性导电聚苯胺４2、高电导率复合材料４3、聚苯胺器件制作４三、课题研究的意义５1、具有优异性能的复合材料的合成对各行各业的发展及人类生活水平的提高有重大意义５2、石墨复合材料的研制开发对攀枝花丰富的石墨资源变为巨大的经

2、济效益有重大意义５3、探索可膨胀石墨&聚苯胺的复合方法及性能，对无机有机复合材料的制备及性能研究在理论上有重大意义６四、研究方案６（一）研究目标６（二）研究内容６（三）研究方法７（四）工艺路线７（五）实验方案７1、因素和水平选择８2、操作步骤９3、分析检测１０五、结果与讨论１０六、结论１４附：仪器与试剂１６一、课题背景攀枝花市石墨矿资源十分丰富，是仅次于钒钛矿的第二种优势矿产。但是，攀枝花市的石墨矿产资源目前仍然处在小规模开采及生产。与国内其他石墨产品相比，无论是产品的种类，还是数量都相差很远，而且加工技术也比较落后，石墨加工利用的工作进展缓慢。攀枝

3、花乃至中国的石墨工业至今仍停留在以生产原矿及低附加值的初级产品为主的阶段，尤其是在国际贸易中，更是中低档的原料级产品，因此发展我国石墨高端技术产品已刻不容缓。天然鳞片石墨通过氧化插层反应，在石墨片层之间插入化合物，而形成的具有层间插层物的石墨，即可膨胀石墨。可膨胀石墨具有片层结构及良好的导电性，与聚合物能很好的复合，可膨胀石墨的导电性能够降低导电渗阀值。聚苯胺具有独特的光学、电化学等性能，易于制备，化学性质比较稳定，是有望得到广泛应用的导电聚合物。同时，聚苯胺还具有导体、半导体的特性和高分子的可设计、结构多样化、可加工和比重轻的特点，因此有着广阔的应

4、用前景。可膨胀石墨&聚苯胺复合材料既有塑料的密度，又有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料，民用上可用作金属防腐蚀材料、抗静电材料、电子化学品等。广阔的应用前景和市场前景使其成为目前世界各国争相研究、开发的热门材料。二、国内外的研究现状及发展趋势（一）国内外研究现状1、可膨胀石墨１７可膨胀石墨是天然鳞片石墨通过氧化插层反应，在石墨片层间插入化合物，而形成的具有层间插层物的石墨。可膨胀石墨置于高温环境时，层间插层物受热迅速汽化，形成的气体将对石墨片层产生巨大的撑张力，而使可膨胀石墨

5、膨胀，膨胀倍数高达数十倍到数百倍甚至上千倍，膨胀后的表观容积达250～300mL/g或更大。膨胀后的石墨呈现蠕虫状，大小在零点几毫米到几毫米之间，在内部具有大量独特的网络状微孔结构，被称为膨胀石墨或石墨蠕虫。可膨胀石墨及其膨化而成的膨胀石墨，应用领域非常广泛，比如，用作柔性石墨、阻燃剂、纳米导电填料、多波段发烟剂、隐身屏蔽材料、吸油材料、微生物载体、医用敷料、催化剂、固定化载体及固体电解液等。可膨胀石墨现已成为一类很重要的功能石墨材料。近年来，人们对可膨胀石墨及其膨化而成的膨胀石墨进行了大量的应用研究，特别是密封材料领域的应用研究最深入，这些应用研究

6、对可膨胀石墨及其膨化而成的膨胀石墨的应用领域拓展和广泛推广应用具有重要意义。2、聚苯胺自从1976年美国宾夕法尼大学的化学家A.G.MacDiarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔具有类似金属的导电性以后，共轭聚合物就告别了一直被认为是绝缘体的历史。人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高，逐渐产生了导电高分子这门新学科。导电高分子材料作为新兴的不可替代的基础有机材料之一，对导电高分子的研究不仅具有重大的理论价值，而且具有巨大的应用价值。而导电聚苯胺作为导电高分子中的佼佼者，已引起研究者们的广泛关注。　　　　　１７马利等探讨了反应温度和掺杂

7、剂质量比对聚苯胺性能的影响，并通过四探针、塔菲尔曲线、激光粒度分析、热重分析以及红外光谱测试技术，对聚苯胺进行了研究与表征。结果表明，当聚合温度为l5℃、磺基水杨酸和十二烷基苯磺酸钠的质量比为2.5:1时，掺杂态聚苯胺电导率和溶解度达到最大值，同时具有良好的防腐蚀能力；其中电导率可达11S／cm。张连明等用化学氧化聚合法，以苯胺(An)为单体，过硫酸铵(APS)为氧化剂，控制反应温度，在酸性介质(无机酸和有机酸)中合成聚苯胺(PAn)。用傅里叶红外光谱(兀Ⅱ和紫外可见光光谱(UV-Vis)对聚苯胺掺杂前后结构的变化进行了测试，讨论了酸掺杂对聚合产物结

8、构的影响。结果表明电子的离域使聚苯胺主链结构经质子酸掺杂后形成了共轭结构。常温下，通过聚苯胺的气敏性能测试，