自懸浮聚苯胺的制備、結(jié)構(gòu)及其復(fù)合材料的特性研究.pdf

1、聚苯胺(PANI)與其它導(dǎo)電高分子相比，其結(jié)構(gòu)多樣化、電導(dǎo)率較高、摻雜機(jī)制獨(dú)特、物理性能優(yōu)異、環(huán)境穩(wěn)定性良好，且原料廉價易得、合成方法簡便，是當(dāng)今導(dǎo)電高分子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。但其加工性能未能得到很好的改善，與其它聚合物復(fù)合時分散性差，難以在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。因此，制備一類自懸浮聚苯胺，改善其加工性能具有重要的理論意義和實(shí)用價值。本博士論文制備了三類自懸浮聚苯胺，探討了自懸浮聚苯胺的結(jié)構(gòu)、性能以及形成機(jī)理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:

2、r>　　 1、通過本體聚合與原位摻雜，使聚苯胺分子鏈上接枝有機(jī)長鏈壬基酚聚氧乙烯醚磺酸-10(NPES)，制得自懸浮聚苯胺。這種自懸浮聚苯胺可溶于多種溶劑，并表現(xiàn)出熱可逆凝膠的粘彈行為。通過氨水去摻雜及熱失重分析(TGA)，計(jì)算出聚苯胺中NPES的摻雜率(fNPES);不同的摻雜率表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)，當(dāng)fNPES大于0.6時的聚苯胺出現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu)，連續(xù)相可流動，分散相為球形膠束;偏光顯微鏡照片顯示局部有液晶結(jié)構(gòu)。
　　 2、通

3、過化學(xué)氧化偶聯(lián)分別制得苯胺三聚體、四聚體和五聚體。X射線衍射(XRD)測試結(jié)果表明三種苯胺低聚物都能結(jié)晶，其中苯胺四聚體結(jié)晶比較完善。紫外可見光譜(UV-vis)結(jié)果表明三種苯胺低聚物都處于氧化態(tài)。
　　 3、通過溶液摻雜技術(shù)將NPES化學(xué)摻雜在三種苯胺低聚物分子上，制得自懸浮苯胺低聚物。TGA數(shù)據(jù)表明，三種苯胺低聚物的摻雜率都接近理論摻雜率;偏光顯微鏡照片呈現(xiàn)出納米級的兩相分離狀態(tài)，局部有液晶相存在，其中自懸浮苯胺五聚體出現(xiàn)近

4、晶型液晶織構(gòu)，自懸浮苯胺三聚體和自懸浮苯胺四聚體出現(xiàn)向列相液晶織構(gòu);產(chǎn)物具有類液體流變特征，且粘度(η)低于NPES;室溫下，自懸浮苯胺三聚體剪切儲能模量(G')、剪切損耗模量(G")和η最低;聚合度越高，體系的G'、G"和η對溫度變化的敏感度越大。
　　 4、采用溶液聚合和4-壬基酚聚氧乙烯醚乙酸(GAE)、NPES和4-壬基酚聚氧乙烯醚丙基硫酸-20(NPSE)原位摻雜技術(shù)，制備出自懸浮聚苯胺。紅外光譜、UV-vis結(jié)果表明

5、GAE、NPES和NPSE通過化學(xué)摻雜使聚苯胺由氧化態(tài)轉(zhuǎn)變成還原態(tài)。透射電鏡照片表明這三種自懸浮聚苯胺分散相呈顆粒分布，粒度分別小于30nm、5nm和10nm。偏光顯微鏡照片顯示自懸浮聚苯胺局部都有液晶結(jié)構(gòu)，其中，GAE摻雜的自懸浮聚苯胺出現(xiàn)獨(dú)特的紡錘型衍射織構(gòu)。
　　 5、GAE、NPES和NPSE摻雜的自懸浮聚苯胺均呈類液體的流變行為，可溶于多種溶劑，電導(dǎo)率在0.1～2 S/m之間。在各自最高摻雜率時，PANI-NPSE的流

6、動性最好，PANI-NPES次之，PANI-GAE最差;PANI-GAE的流動性對溫度最敏感，隨著溫度的升高，粘度下降速度快。
　　 6、將溶液法制備的PANI-NPES與納米石墨片(Gr)進(jìn)行復(fù)合，制得PANI/Gr納米復(fù)合材料。與三步法制備的PANI/Gr納米復(fù)合材料相比，表現(xiàn)出較低的粘度和較高的導(dǎo)電性。將PANI-GAE、PANI-NPES和PANI-NPSE分別與聚偏氟乙烯(PVDF)共混制備的PANI/PVDF復(fù)合材料