聚苯胺的制备与导电性的观察

实验七：聚苯胺的制备与导电性的观察

姓名：辛璐学号：PB09206226 日期2011年11月10日

目录

1.1前言﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2

2.1关键词﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

3.1实验中的具体概念及部分产品的说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2

3.1.1.共轭聚合物﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

3.1.2.化学氧化聚合﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

3.1.3.电化学聚合﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

4.1实验的具体说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

4.1.1对于功能高分子材料的认识和发展过程﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2

4.1.2对于共轭化合物的具体说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

4.1.2.1共聚化合物作为导电聚合物使用的普遍缺﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

4.1.2.2聚苯胺具有的优点﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P2

4.1.2.3聚苯胺的应用

4.1.3 ：本实验制备原则的部分说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P2

4.1.3.1化学氧化聚合的一些条件

4.1.3.2本反应采用的方式

4.1.3.3对于聚苯胺溶解性的部分说明

4.1.3.4对于聚苯胺导电性的影响因素﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P3

5.1实验的仪器药品以及其物理常数﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P3

5.1.1实验仪器

5.1.2实验药品

5.1.3物理常数

6.1实验的具体步骤﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ P4

6.1.1溶液聚合法

6.1.2乳液聚合法

7.1实验现象以及实验中出现现象及其本质的解释说明﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P5-P6

8.1 思考题与解答﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P6

附录

9.1 对于部分相关药品及专业名词的查找﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P7

9.1.1苯胺﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P7-P8

9.1.2聚苯胺﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍p8

9.1.3十二烷基苯磺酸﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P9

9.1.4 二甲苯﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍P10

1.1前言：本实验主要研究与了解一种功能性聚合物—导电聚合物，与之同时要掌握聚苯胺的合成方法，了解导电化合物的发展历程，功能高分子材料在现代工业生产生活中的应用，了解聚苯胺的优良工业性质与理化性质以及其影响导电性的外界因素，与此同时，锻炼自己的实验能力与对高分子材料的认识

2.1关键词：导电聚合物；共轭聚合物；化学氧化，电化学聚合；聚苯胺

3.1实验中的具体概念及部分产品的说明

3.1.1.共轭聚合物：主链为长程的大-π共轭体系的聚合物，由于电子沿主链方向的迁移较为容易，因此为本征导电体。

3.1.2.化学氧化聚合：苯胺在酸性介质下以过硫酸盐或者重硫酸钾作为氧化剂而发生氧化偶联反应

3.1.3电化学聚合：苯胺在电流作用下在电极下发生聚合，它可以获得聚苯胺薄膜，

4.1实验的具体说明：

4.1.1对于功能高分子材料的认识和发展过程:最早的导电聚合物是在20世纪70年代发现的聚乙炔，之后人们又陆续发现了聚苯乙炔、聚苯胺、聚噻吩等电子导电聚合物，纠正了人们对于有机聚合物不具有导电性的误解，为功能高分子材料的应用开辟了新的领域，由此派生出光导电，电致发光，光电存储等新的研究空间。

4.1.2：对于共轭化合物的具体说明

4.1.2.1共聚化合物作为导电聚合物使用的普遍缺点：化学稳定性低，制备比较困难，加工性能差

4.1.2.2.聚苯胺具有的优点：制备方法简单，制备条件容易控制，稳定性高，且具有良好的导电性，并且在质子交换，氧化还原，电致变色和三阶非光学性质上都有良好的性质

4.1.2.3.聚苯胺的应用：塑料电池，电磁屏蔽，导电材料，发光二级管，光学元件。

4.1.3 ：本实验制备原则的部分说明：

4.1.3.1化学氧化聚合的一些条件：化学氧化聚合聚合时所使用的酸通常为挥发性的的质子酸，浓度控制在0.5mol/L-4.0mol/L之间，反应介质可为水，甲基吡咯烷酮等极性溶剂。

4.1.3.2本反应采用的方式：使用化学氧化还原聚合方式可使用溶液聚合或乳液聚合进行，介质酸提供反应的所需质子，同时以掺杂剂的形式进入聚苯胺的主链使其具有导电性，使用电化学聚合时在酸性电解质溶液中得到蓝色产物，具有很高的导电性，电化学特性，电致变色性；碱性电介质中为深黄色产物

4.1.3.3对于聚苯胺溶解性的部分说明：由于聚苯胺在大多数的溶剂中是不溶的，仅部分溶解于二甲基甲酰胺和甲基吡咯烷酮中，可溶于浓硫酸，采用苯胺衍生物聚合，嵌段共聚和接枝共聚等方法可以提高聚苯胺的溶解性，但是对其导电性会造成负面影响

4.1.3.4对于聚苯胺导电性的影响因素：聚苯胺的导电性取决于聚合物的氧化程度与掺杂度，当PH＞4时聚苯胺为绝缘体，2＜PH＜4时导电率随PH的减小而迅速的增大，直接原因是掺杂的程度提高，当PH＜2时聚合物呈金属特性，导电率与PH无关。

5.1实验的仪器药品以及其物理常数

5.1.1实验药品：36%浓盐酸；苯胺；过硫酸铵；十二烷基苯磺酸；二甲苯；丙酮

5.1.2实验仪器：圆底烧瓶；平衡滴液漏斗；电磁搅拌器；油压机

5.1.3物理常数：

6.1实验的具体步骤

6.1.1溶液聚合法：用36%的浓盐酸和蒸馏水配成2.0mol/L的盐酸溶液取50ml的稀盐酸加入4.7g苯胺，（0.05mol）搅拌溶解，配置成盐酸苯胺溶液，取11.4g过硫酸铵（0.05mol）溶解于25ml的蒸馏水中配置成过硫酸铵溶液，在电磁搅拌下于5℃的条件下用滴液漏斗将过硫酸铵溶液滴加在盐酸苯胺溶液中，25min滴加完毕，反应1h，结束反应之后，反应的混合物减压过滤，并用蒸馏水洗涤数次，用2.0mol/L的盐酸溶液浸泡2h之后掺杂，过滤干燥至恒重，计算产率

最后将干燥的聚苯胺研磨成粉末，在1MPa的条件下压制成D=15mm；d=4mm的圆片，观察其导电情况。

6.1.2乳液聚合法：取25ml的十二烷基苯磺酸，加入200ml水和50ml的二甲苯，放入冰水浴中，机械搅拌使混合物乳化，加入5ml的苯胺，保持温度在0℃，30min内滴加1.0mol/L的过硫酸铵溶液100ml，此时溶液逐渐由乳白色变为黄绿色，继续搅拌6h之后变为墨绿色，静置，将反应乳液倒入丙酮中破乳，抽滤，用蒸馏水洗至无色，真空干燥，计算产率