聚苯胺復合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚苯胺因其原料易得、價格低廉、導電性能優(yōu)良等優(yōu)點，而作為新型導電高分子材料得到了廣泛的應用。但聚苯胺在應用過程中，其導電性以及穩(wěn)定性能還需要進一步的提高。本文通過鹽酸摻雜聚苯胺、十二烷基苯磺酸(DBSA)摻雜聚苯胺以及石墨烯摻雜聚苯胺制備出性能優(yōu)良的聚苯胺復合材料，并對制備出的聚苯胺復合材料進行性能研究。
　　(1)采用鹽酸摻雜聚苯胺，通過單因素實驗分別探究過硫酸銨與苯胺的摩爾比、反應溫度以及鹽酸摻雜濃度對合成的聚苯胺電導率與產率

2、的影響，并結合XRD與FTIR分析結果確定其最佳反應條件。當過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1，反應溫度為0℃，鹽酸摻雜濃度為2mol/L時，得到的最佳電導率為7.58S/cm，產率為70％。通過與本征態(tài)聚苯胺XRD對比發(fā)現(xiàn)，鹽酸摻雜的聚苯胺其晶體有序化程度比本征態(tài)高，晶體有序化程度直接影響著聚苯胺的導電性。
　　(2)采用有機酸十二烷基苯磺酸(DBSA)摻雜聚苯胺，通過對PANI-HCl、PANI-DBSA、PANI-HCl-DBSA三

3、種摻雜態(tài)聚苯胺進行電導率、產率、熱重、紅外譜圖、XRD分析發(fā)現(xiàn)，大分子團的有機酸摻雜對聚苯胺的熱穩(wěn)定性以及導電性都發(fā)生了很大影響。PANI-HCl-DBSA的導電性能以及熱穩(wěn)定性最佳，其最佳電導率為9.23S/cm。
　　(3)通過改進的Hummers法將石墨轉變?yōu)檠趸?，再對氧化石墨進行高溫膨脹處理制備出高導電率的石墨烯。采用化學氧化法與機械摻雜法分別制備出石墨烯/聚苯胺復合材料，考察不同的摻雜方法以及石墨烯的摻雜量對聚苯胺導

4、電率的影響。通過對其電導率、XRD、FTIR、熱重進行分析發(fā)現(xiàn)，化學氧化法制備的石墨烯/聚苯胺復合材料的性能優(yōu)于機械摻雜法。石墨烯的摻雜量達到5％時，聚苯胺復合材料的電導率最高達到了11.25S/cm。石墨烯摻雜的聚苯胺，其熱穩(wěn)定性得到明顯提高。
　　(4)以石墨烯/聚苯胺復合材料為原料，制備聚苯胺電極。分別對壓片法、提拉法、涂刷法制備的聚苯胺電極進行電化學塔菲爾曲線分析，發(fā)現(xiàn)壓片法制備的聚苯胺電極的抗腐蝕性能最佳。將聚苯胺電極鍍