礦用顯示材料聚苯胺的設(shè)計(jì)與制備.pdf

1、在現(xiàn)代礦井生產(chǎn)中，大型儀器設(shè)備的參數(shù)以及安全警示標(biāo)語的顯示都離不開礦用顯示器。目前礦井中使用的顯示器大都是LCD和LED顯示屏。而另一類電致變色器件也可用作礦用顯示，與常規(guī)的LCD、LED類顯示屏相比，電致變色類顯示屏具有以下優(yōu)點(diǎn)：工作電壓低，安全性高，記憶性好，且可在強(qiáng)光下觀看等。而聚苯胺作為一種電致變色材料，具有豐富的顏色，低廉的成本等優(yōu)勢，但其對比度、響應(yīng)時間、循環(huán)穩(wěn)定等性能還有待提高。因此本文從分子設(shè)計(jì)的角度，分別將具有給、吸電

2、子對官能團(tuán)的苯胺衍生物引入到聚苯胺分子結(jié)構(gòu)中。通過化學(xué)氧化共聚法分別制備給電子型聚苯胺PANI-IPA（苯胺與2-異丙基苯胺的共聚物）和PANI-DIPA（苯胺與2,5-二異丙基苯胺的共聚物），與吸電子型聚苯胺PANI-2NIT（苯胺與鄰硝基苯胺的共聚物）和PANI-3NIT（苯胺與間硝基苯胺的共聚物）。并通過紅外光譜與拉曼光譜對材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，采用電化學(xué)測試方法與光學(xué)測試方法相結(jié)合對其性能進(jìn)行測試。結(jié)論如下：
　?。?）本文成

3、功制備了吸電子型聚苯胺PANI-2NIT和PANI-3NIT電致變色材料，因其引入了吸電子基團(tuán)硝基而使得聚苯胺中出現(xiàn)更多的醌式結(jié)構(gòu)，使其處于氧化狀態(tài)。這種易被氧化的特性使吸電子型聚苯胺電致變色材料在正電壓下更易著色，從而具有較低的氧化電位，這對陽極變色材料十分有利。但在PANI-2NIT電致變色材料中，由于吸電子效應(yīng)弱于鄰位效應(yīng)，導(dǎo)致其電致變色性能及電化學(xué)性能隨鄰硝基聚苯胺添加量的增加而降低。而對于PANI-3NIT電致變色材料，從循環(huán)

4、伏安測試數(shù)據(jù)可以推測出硝基的引入制約了摻雜酸的離子吸引，阻礙了電致變色過程中的離子傳輸。從而使得其在間硝基苯胺添加量為10％時，PANI-3NIT的電致變色性能和電化學(xué)性能不再隨間硝基苯胺添加量的增加而增強(qiáng)。與聚苯胺電致變色材料相比，吸電子型聚苯胺的電致變色性能確實(shí)得到了提高，其中當(dāng)間硝基苯胺添加量為10%時，材料的電致變色性能和電化學(xué)性能最為優(yōu)異。
　?。?）本文成功制備了給電子型聚苯胺PANI-IPA和PANI-DIPA電致變

5、色材料，因其引入了給電子基團(tuán)異丙基而使得聚苯胺氧化還原活性增強(qiáng)。但在前期制備工藝探討與電化學(xué)及電致變色性能測試中發(fā)現(xiàn)，引入異丙基后材料易發(fā)生不可逆的過氧化反應(yīng)，從而阻礙了材料在電致變色過程中的電子傳導(dǎo)，降低了電致變色性能。與聚苯胺相比，給電子型聚苯胺的電致變色性能與電化學(xué)性能有所降低，但給電子基團(tuán)確實(shí)可以增強(qiáng)聚苯胺材料的氧化還原活性。故在今后的研究中，可通過適當(dāng)降低引入的給電子基團(tuán)的給電子能力，實(shí)現(xiàn)對聚苯胺電致變色性能及電化學(xué)性能的改善