不同酸摻雜聚2,3-二甲基苯胺的制備、表征與性能研究.pdf

1、聚苯胺(PANI)因其具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性、獨(dú)特的摻雜機(jī)制、優(yōu)異的電化學(xué)性能等特點(diǎn)，一直是人們重點(diǎn)研究的導(dǎo)電聚合物之一，尤其在金屬防腐領(lǐng)域的研究備受關(guān)注。但是，由于PANI分子鏈骨架的剛性強(qiáng)，分子間相互作用力大，導(dǎo)致其溶熔加工性能差，使其實(shí)際應(yīng)用造成了極大限制。為此人們嘗試對PANI進(jìn)行各種化學(xué)改性，如選用N-取代或者環(huán)取代苯胺進(jìn)行聚合，通過在PANI分子鏈中引入取代基，從而降低分子鏈的剛性，減小鏈間作用力，改善PANI難溶解難加工的缺

2、陷。其中采用環(huán)取代苯胺，是改善PANI溶解性和加工性的有效方法之一。
　　 2,3-二甲基苯胺(2,3-DMA)作為苯胺的主要衍生物之一，目前被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體的制備。關(guān)于其聚合物的研究目前較少。因此本文以2,3-DMA為單體，以過硫酸銨(APS)為氧化劑，分別在磷酸(H3PO4)、樟腦磺酸(CSA)、硫酸(H2SO4)和鹽酸(HCI)介質(zhì)中聚合了聚2,3-二甲基苯胺(P(2,3-DMA))，通過對P(2,3-DMA

3、)的電化學(xué)性能(CV曲線和tafel曲線)和聚合產(chǎn)率的分析，探討了摻雜酸的用量、氧化劑的用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對P(2,3-DMA)結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　 此外，利用紅外光譜(FT-IR)、紫外可見光譜(UV-Vis)、X射線衍射(XRD)等技術(shù)對P(2，3-DMA)的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶情況進(jìn)行了分析和表征；將P(2，3-DMA)與耐腐蝕性能優(yōu)良的本征態(tài)聚苯胺(EB)相比較，探討了其在溶解性和耐腐蝕性方面的優(yōu)勢。
　　 實(shí)驗(yàn)

4、結(jié)果表明：
　　 ①當(dāng)n(H3PO4)/n(2,3-DMA)為2.5、n(APS)/n(2,3-DMA)為2、反應(yīng)溫度為30℃以及反應(yīng)時(shí)間為9h時(shí)，H3PO4摻雜P(2,3-DMA)的各項(xiàng)宏觀性能最優(yōu)；當(dāng)n(CSA/n(2,3-DMA)為1.25、n(APS)/n(2,3-DMA)為2、反應(yīng)溫度為30℃以及反應(yīng)時(shí)間為9h時(shí)，CSA摻雜P(2,3-DMA)的各項(xiàng)宏觀性能最優(yōu)；當(dāng)n(H2SO4)/n(2,3-DMA)為0.5、n(A

5、PS)/n(2,3-DMA)為2、反應(yīng)溫度為30℃以及反應(yīng)時(shí)間為9h時(shí)，H2SO4摻雜P(2，3-DMA)的各項(xiàng)宏觀性能最優(yōu)；當(dāng)n(HCl)/n(2,3-DMA)為1、n(APS)/n(2,3-DMA)為2、反應(yīng)溫度為30℃以及反應(yīng)時(shí)間為9h時(shí)，HCl摻雜P(2,3-DMA)的各項(xiàng)宏觀性能最優(yōu)。
　　 ②對P(2,3-DMA)的結(jié)構(gòu)與性能測試結(jié)果表明不同酸摻雜的P(2,3-DMA)具有相似的主鏈結(jié)構(gòu)，其中H3PO4摻雜P(2,3

6、-DMA)UV-Vis光譜中醌式結(jié)構(gòu)的π-π*電子躍遷吸收峰紅移最多，其分子鏈共軛程度最高：H3PO4摻雜P(2，3-DMA)的結(jié)晶度最高，其分子鏈間的規(guī)整性和有序性最好；與EB相比，P(2，3-DMA)的溶解度有顯著提高，并且CSA摻雜P(2,3-DMA)的溶解度最高；通過電化學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)P(2,3-DMA)具有一定的氧化還原可逆性，與EB相比，P(2,3-DMA)的耐腐蝕性能有顯著提高，其中 H3PO4摻雜P(2,3-DMA)的