原位复合聚苯胺_钛酸钡纳米粒子表征
聚苯胺席巴纳米复合材料的原位还原法制备及表征
其细化分散负载在不同的载体上来解决 这一问题 ， 取 得 了很好 的效 果 。 目前 ， 常 用 的 载 体 包 括 碳 纳 米
管、 活性 炭 、 多孔 Ｓ ｉ Ｏ 、 石 墨烯 等 。 聚 苯胺 （ Ｐ ｏ ｌ ｙ ａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ ， Ｐ Ａ Ｎ Ｉ ） 作 为 一 种 常 见 的 导
１ ． ２ 聚苯胺 的 合成及 后处 理
拥 有 良好 前 景 的 电催 化 剂 载 体 材 料 。 近 年 的 研 究还表明 ， 钯 纳 米 粒 子 与 聚 苯 胺 之 间存 在 一 定 的 相 互作 用 ¨ Ｊ ， 使 得 聚苯胺 在 催 化 剂 载 体 方 面 拥 有 了
广 泛 的应 用 ” Ｊ 。
察 了掺 杂态及脱掺杂 态聚 苯胺 对原位还原反应 的影 响 ， 通过 红外光谱 、 紫外光谱 、 扫描 电镜和 ｘ射线衍射对所得复合材料 的结
构进行 了表征 ， 并 用循 环伏安法测定 了复 合材料 对 甲酸的催 化性 能。结果表 明所制备 的复合 材料对 甲酸 具有一 定的催 化性
能。 且 脱掺 杂 态聚 苯胺 复合 材 料 的性 能要 优 于掺 杂 态聚 苯 胺 复合 材 料 的性 能 。 关 键 词 ：原 位 还 原 法 ； 聚 苯 胺 ；钯 纳 米 粒 子 ； 复合 材 料 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ ； Ｔ Ｂ ３ ３ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３— ０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ５ ３—０ ５
液， ０ ． ２ ％， Ｄ ｕ ｐ ｏ ｎ ｔ 公 司； 氢 氧化钠 （ Ａ ． Ｒ ． ） 、 浓 氨 水 （ Ａ ． Ｒ ． ） 、 氯化 钾 （ Ａ ． Ｒ ． ） 、 丙酮（ Ａ ． Ｒ ． ） ， 北 京 化 工
聚苯胺／钛酸钡复合粒子的合成及结构表征
ｐａ ｔｃ ｅ ｍ ｏ ｐｈｏ ｏ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｅ ｅ ｄ ｔ ｃ ｅ ｙ ＳＥＭ ｎ ｒｉｌｓ ｒ ｌ ｇｙ ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｗ ｒ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂ ａ ｄ ＸＲＤ ． Ｔｈｅ ｇｒ ｆｉ ｇ ｏ ｈｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｂｅ ａ ｔｎ ｎ ｔ ｕ ｆ ｃ — ｔ ｅ ｎ ｔ ｗ ｏ ｓｌ ｎｅ ｃ ｐｌ ｒ ｎ ｈｅ ｂａ ｉ ｍ ｉａ ａｔ ｒ ｉ ｅ ｅ ｏ ｉ ｉｅ ｙ ｔ ｏ ｔ ａ ｅ Ｇ ａ ｓａ ｗ ｅ ｈｅ ｔ ｉａ ｏｕ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｒｕ ｔｔ ｎ ｅ ｇ ａ ｎ ｗ ｒ ｐｔｍ ｚ ｄ ｂ ｈｅ ｓ ｆ ｗ ｒ ｕｓ ｉ ｎ ０３ Ｔ ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏｗ ｅ ｈ ｔｔ ｒ ｆｉ ｇ ｐ ｙ ｅ ｉａ ｉ ｎ ｗ ａ ｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｏｆＢａ Ｏ ３ Ｔｈｅ ｄ ｔ ａ ｈｅ ｇ ａ ｔｎ ｏｌ ｍ ｒｚ ｔｏ ｓｐｒ ｃ ｓ ｅ ｎ ｔ ｕ ｆ ｃ Ｔｉ ，
廖 梓 瑁 。 晏 华 陈 勇。 陈 国需 ， ， ，
（ １后 勤 工 程 学 院 研 究 生 管 理 大 队 研 二 队 ，
重庆 ４ ０ １ ； ０ ０ ６ ２后勤 工 程学 院 军事 油料 应用 与 管理 工程 系 ， 重 庆 ４０ １ ； ０ ０ ６ ３后 勤 工程 学 院 营房 管理 与环 境工 程 系 ， 庆 ４ ０ １ ） 重 ０ ０ ６
原位聚合法合成PAN_EP防腐涂料及性能研究
重庆大学硕士学位论文原位聚合法合成PAn/EP防腐涂料及性能研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：***20060401摘要最新的研究表明，聚苯胺防腐涂料作为一种新型防腐涂料，因其具有高防腐性，无污染等优点而逐渐引起重视，并且成为导电聚苯胺最有希望的研究领域。
但聚苯胺不溶于水和常用有机溶剂，并且纯聚苯胺膜对钢铁的粘结性差。
因此，大量使用纯聚苯胺作为防腐涂料，无论从经济上讲还是从涂膜综合性能上讲都不是很理想。
因此，将聚苯胺与其它物质复合，形成聚苯胺复合防腐涂料，使涂料体系的防腐性能得到极大的提升，是目前聚苯胺防腐涂料应用研究最多的方法。
目前，聚苯胺复合防腐涂料主要是将聚苯胺粉末和其它聚合物共混形成的。
但其存在工艺复杂、生产成本高、环境污染大（聚苯胺生产过程涉及大量破乳剂的挥发、滤液排放以及纳米聚苯胺粉尘）等问题，而且聚苯胺在复合涂层中的分散性有待提高。
因此，采用原位聚合法制备聚苯胺复合防腐涂料应具有更大的优势。
本论文提出了在具有优异的附着力、耐介质酸碱性能的环氧树脂基料中，使苯胺单体均匀分散在环氧树脂溶液中，采用原位聚合法直接合成聚苯胺/环氧树脂复合防腐涂料。
利用相应的性能测试方法（如测量涂层的厚度、流平性、光泽性、干/湿态附着力等级和Tafel曲线），检测和比较不同反应条件下（如苯胺单体用量、氧化剂的用量、pH值、反应温度、聚合时间等）合成的聚苯胺复合涂层相关性能的差异，并通过正交实验确定了最佳反应条件。
在苯胺与环氧树脂质量比为1/5，苯胺与氧化剂的质量比为1/1，反应温度为25℃，反应时间为3h时。
然后采用红外光谱仪、热重分析仪、透射电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪等现代分析测试手段对产品的微观结构、热稳定性、颗粒分散性和涂层的防腐蚀等性能进行了分析与表征。
透射电镜和原子力显微镜表明，聚苯胺在环氧树脂体系中所生成的颗粒及其分布比较均匀，易形成连续的复合涂层，从而保证复合涂层具有良好的防腐性能。
聚苯胺镍纳米复合材料原位复合与性能表征
第27卷 第3期2005年3月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol.27 No.3 Mar.2005聚苯胺/镍纳米复合材料原位复合与性能表征李 鹏1,官建国2,张清杰2,袁润章2(1.武汉理工大学机电工程学院,武汉4300702.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070)摘 要: 采用先合成导电聚苯胺,然后用多元醇原位液相还原的方法,合成了聚苯胺/镍纳米复合材料,纳米镍的含量约为19.22%(质量分数)。
具有面心立方晶体结构,生成的纳米镍“镶嵌”在聚苯胺颗粒的表面,形成了类似“草莓”状的复合颗粒,复合颗粒的热稳定性有较明显提高。
复合颗粒同时具有铁磁性和导电性,复合颗粒的饱和磁化强度最高可达到10.77Am 2/kg ,电导率为9.86×10-3S/cm 。
关键词: 聚苯胺; 镍; 原位复合; 纳米复合材料中图分类号: O 614文献标志码: A 文章编号:167124431(2005)0320005204In 2situ Synthesis and Characterization of Polyaniline/Nickel N anocompositesL I Peng 1,GUA N Jian 2guo 2,ZHA N G Qi ng 2jie 2,Y UA N R un 2z hang 2(1.School of Mechanical and Electronic Engineering ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China ;2.State K ey Laboratory of Advance Technology for Materials Synthesis and Processing ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China )Abstract : In 2situ synthesis by high temperature solution phase reducing method in polyol was carried out in the presence of polyaniline to obtain polyaniline/nickel nanocomposites with the nickel content u p to 19.22%.The concentration of dodecy 2lamine was found to affect significantly on both the sizes of nickel nanoparticles and the reducing reaction.Strawberry 2like mor 2phology of the nanocomposites was found in the transmision electron microsco py (TEM )images due to nickel nanoparticles glu 2ing on the surface of polyaniline.The results of X 2ray diffraction (XRD )showed that the nickel nanoparticles had face centered cubic (FCC )structures and the structures of polyaniline have not been affected under high temperatures.The magnetic Ni nanoparticles can improve the thermal stability of polyaniline/nickel nanocomposites due to the interaction between Ni particles and polyaniline chain.The magnetic properties and conductivity of nanocomposites depended on the Ni content and the sizes ofnanoparticles.The maximum saturated magnetization (M s )and conductivity (σ)were 10.77Am 2/kg and 9.86×10-3S/cm ,respectively.K ey w ords : polyaniline ; nickel ; in 2situ synthesis ; nanocomposites收稿日期:2004210215.基金项目:国家自然科学基金(29904005)和国家“863”计划(2001AA339020).作者简介:李 鹏(19682),男,副教授.E 2mail :lp1968@纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的学科,有机/无机纳米复合技术由于能充分利用有机物和无机物两者互补的优异性能和纳米材料的特异性,因而是传统材料多功能化和新材料开发的重要途径[1]。
聚苯胺钡铁氧体纳米复合材料的制备、表征及性能
关键词
聚苯胺 ； 钡铁氧体 ； 磁性材料
０ ３ ， ６ １１ 文献标识码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ －７ ０ ２ ０ ）３０ ４ －５ ２ １ 号
聚苯胺 （ Ａ Ｉ 由于具有 良好 的导 电性 、特殊 的掺杂机 制 以及稳定 性好 、 于加 工 、吸收频 带 宽等 Ｐ Ｎ） 易 优点 而被广泛 用 于吸波 、 电磁屏蔽 材 料 的制备 ｑ ．研究 结 果 表 明 ，Ｐ Ｎ 具 有较 大 的 电损耗 性 能 ， 抗 Ａ Ｉ 但 磁损 耗很小 ， 且聚苯胺 的形 貌对其 性能 与应用 有着 较 大影 响 ．特 别是 具有 针 状 、球形 和 管状 等 并
微观形貌 的 Ｐ Ｎ 更是受 到 了广泛 的关注 ’ ． Ａ Ｉ 。
为 了进一 步提高材 料 的性 能及 拓宽 应用 领域 ，常 常将 Ｐ Ｎ 导 电材 料 赋予 磁 性功 能 ， 主要 是 通 ＡＩ 这 过 Ｐ Ｎ 与铁氧体 复合 的手段 实现 ．而应 用较 多的是 立方尖 晶石 结 构 的铁 氧 体材 料 ．Ｄ ｎ ＡＩ ｅｇ等 通过 共
李元勋 ，刘颖力 ，张怀武 ，凌味未 ，谢 云松 ＸＡ ｏｎＱａｇ ， ＩＯ Ｊｈ — ｉ ｎ
（ ．电子 科 技 大 学 电 子 薄膜 与集 成 器 件 国家 重 点 实 验 室 ， 都 ６ ０５ ； １ 成 １０ ４ ２ ，特拉 华 大 学 天 文 与 物 理 系 ， 华 克 ，１７ ６ 纽 ９ １）
摘要
采用原位掺杂聚合法 ， 将聚苯 胺（ Ａ Ｉ对 粒径在 ６ ８ ｍ的 Ｍ 型钡铁氧体颗粒 （ ａｅ Ｏ 进行 了 ＰＮ） Ｏ～ ０ｎ Ｂ Ｆ ）
包 覆 ， 到 了具 有棒 状 结 构 的复 合 材 料 ，通 过 ｘ射 线衍 射 （ Ｒ 、 里 叶 变换 红 外 光 谱 （ ＦＲ 、扫 描 电 子 得 Ｘ Ｄ） 傅 Ｖ Ｉ） 显 微 镜 （ Ｅ 和 透射 电子 显 微 镜 （ Ｅ 等测 试 手 段 对 材 料 的 形 貌 和 结 构 进 行 了表 征 ．结 果 表 明 ， Ａ Ｉ 段 Ｓ Ｍ） Ｔ Ｍ） ＰＮ链 与 Ｂ Ｆ Ｏ。 ａｅ 。 颗粒 之 间存 在 作 用 力 ．使 用 振 动 磁 强 计 和 四探 针 法 测 定 了 复 合 材 料 的磁 性 能 与 电性 能 后 发 现 ， 饱 和磁 化 强 度 与 矫 顽 力 均 随 聚苯 胺 含 量 的增 加 呈 规 律 性 下 降趋 势 ，而 电 导 率 呈 上 升 趋 势 ，复 合 材 料 的 吸 收 特 性测 试 结 果 表 明 ， 材 料 反 射 率 小 于 一 Ｏｄ 该 ２ Ｂ时 ， 宽 可 以达 到 １．７ Ｇ ｚ 时 详 细 地讨 论 了纳 米 复 合 带 ５０ Ｈ ．同 材 料 的 聚合 机 理 及 相 互 作用 ，
聚苯胺包覆纳米TiO及聚苯胺包覆TiO晶须及其制备方法[发明专利]
![聚苯胺包覆纳米TiO及聚苯胺包覆TiO晶须及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b4169a6f84868762cbaed552.png)
专利名称：聚苯胺包覆纳米TiO及聚苯胺包覆TiO晶须及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：陶杰,周慧
申请号：CN200610037965.3
申请日：20060124
公开号：CN1821315A
公开日：
20060823
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种聚苯胺包覆纳米TiO及聚苯胺包覆TiO晶须及其制备方法，属有机－无机纳米复合材料及其制备方法。
其组分重量份为：TiO纳米粒子或晶须100，苯胺盐酸0.1～200，分散剂0.1～50，分散介质1000～20000，氧化剂与苯胺盐酸的当量比为1∶1；其方法是原位化学氧化聚合法，即将经表面活性剂或分散剂处理的纯TiO纳米粒子或晶须分散在盐酸中，制成稳定的悬浮液，然后加入苯胺盐酸搅拌一定时间后，边搅拌边滴入过硫酸铵溶液，制备出聚苯胺包覆纳米TiO及聚苯胺包覆TiO晶须。
该粒子和晶须，使得TiO在紫外光区域出现了新的吸收峰，不仅吸收紫外光，还可以很好的吸收可见光和近红外光。
申请人：南京航空航天大学
地址：210016 江苏省南京市御道街29号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利事务所
代理人：阙如生
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《聚苯胺纳米自修复涂层的制备及防腐机理研究》
《聚苯胺纳米自修复涂层的制备及防腐机理研究》一、引言随着工业技术的发展，材料表面的防腐保护变得尤为重要。
聚苯胺作为一种具有优异导电性和化学稳定性的材料，在防腐涂层领域具有广泛的应用前景。
本文旨在研究聚苯胺纳米自修复涂层的制备方法及其防腐机理，以期为相关领域提供理论支持和实验依据。
二、文献综述聚苯胺作为一种共轭高分子，具有良好的化学稳定性和优异的物理性能，使其在防腐涂层领域备受关注。
近年来，聚苯胺纳米材料的研究取得了显著进展，其自修复性能、高导电性和良好的附着力等特点使得其在防腐涂层领域具有巨大的应用潜力。
然而，聚苯胺纳米涂层的制备工艺、防腐机理及性能优化等方面仍需进一步研究。
三、实验方法（一）材料与试剂实验所需材料包括苯胺、过硫酸铵等化学试剂，以及基底材料（如钢铁、铝合金等）。
所有试剂均需符合实验要求，并经过适当处理。
（二）聚苯胺纳米自修复涂层的制备采用化学氧化聚合法制备聚苯胺纳米粒子，并通过浸涂法、喷涂法等方法将聚苯胺纳米粒子涂覆于基底表面，形成自修复涂层。
具体步骤包括溶液配制、涂层制备、干燥固化等。
（三）表征与性能测试采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对涂层进行表征。
同时，通过盐雾试验、电化学测试等方法评估涂层的防腐性能和自修复性能。
四、实验结果与讨论（一）涂层表征结果通过SEM、TEM和XRD等手段对聚苯胺纳米自修复涂层进行表征，结果表明涂层具有均匀的纳米结构，且聚苯胺纳米粒子与基底之间具有良好的附着力。
（二）防腐性能测试结果盐雾试验结果表明，聚苯胺纳米自修复涂层具有良好的耐腐蚀性能，能够有效地阻止盐雾对基底的侵蚀。
电化学测试结果显示，涂层具有较低的腐蚀电流和较高的腐蚀电位，表明其具有优异的防腐蚀性能。
（三）自修复性能测试结果通过模拟实际环境中的损伤情况，对聚苯胺纳米自修复涂层的自修复性能进行测试。
结果表明，涂层在受到损伤后能够通过自身修复机制恢复其原有的防腐蚀性能。
纳米聚苯胺的合成、表征及应用研究
which resolved the difficulty and greatly reduced the producing pared with the present polyaniline merchandise, the nanopolyaniline synthesized by this improved technology has evident advantages in certain property, such as particle size, conductivity ,solubility，synthetical cost and so on, which can be applied widely. The application of nanopolyaniline in anticorrosion paint was also studied.
重庆大学 硕士学位论文 纳米聚苯胺的合成、表征及应用研究 姓名：陈云 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：马利 20050501
重庆大学硕士学位论文
中文摘要
摘
要
导电聚苯胺作为一种新型的功能高分子材料，越来越受到科学家们的关注。 这不仅是因为它具有合成方法简单、掺杂机制独特、环境稳定性良好等优点，而 且它还具有广阔的开发与应用前景。但是聚苯胺的难溶解、难熔融、不易加工等 特性阻碍了聚苯胺的实用化进程。 纳米材料的尺寸效应、量子效应、表面效应等赋予其特殊的物理性能和化学 性能。因此将纳米技术引入导电聚苯胺的合成工艺中，可以使其集导电性和纳米 颗粒功能于一体，能极大地改善导电聚苯胺的加工性。 本文用某种乳化剂与质子酸组成复合乳化剂，采用微乳液聚合法制备了纳米 聚苯胺粒子。首先研究了该技术的工艺条件，如乳化剂用量、氧化剂用量、pH 值、 反应温度、聚合时间等，并通过正交实验确定了最佳工艺条件。然后采用四探针 电导率仪、红外光谱仪、X 射线衍射仪、热重分析仪、原子力显微镜、透射电镜 等现代分析测试手段对产品的电导率、行了分析与表征，并讨论了聚合方法（微乳液法与常规乳液 法）对聚苯胺性能的影响。结果表明，微乳液法合成的纳米聚苯胺与常规乳液法 合成的非纳米聚苯胺相比， 具有明显的优越性： 粒径分布窄， 95%的在 10nm 以下， 最大的不超过 30nm；电导率较高，达到了 3.2S/cm，提高了 2 个数量级以上；在 有机溶剂中的溶解度较高，其中在 N-甲基吡咯烷酮中的溶解率达到了 95%；X 射 线衍射仪分析表明，纳米聚苯胺结晶度高，晶型更为规整；紫外可见光谱研究发 现，纳米聚苯胺在可见光区有明显的蓝移，为制备透明的导电复合膜提供了可能。 本文对微乳液聚合法合成纳 -米聚苯胺的实验室合成工艺进行放大试验后得 出：微乳液法合成聚苯胺工艺在实际生产中需要使用大量乳化剂，导致破乳、过 滤和纯化的困难，也产生了成本过高及工时长等一系列问题。为此，本文采取了 提高单体与乳化剂的质量比以及有效回收残留母液中的丙酮循环使用等有效措 施。不但解决了实际生产中分离与纯化的难题，而且大大降低了生产成本。与市 场上现有聚苯胺商品的性能比较发现，采用本工艺合成的聚苯胺在粒径、电导率、 成本等各方面都有明显的优势，具有广阔的市场开发与应用前景。 本文同时还探讨了纳米聚苯胺在防腐涂料中的应用以及导电性、环境稳定性 较好的纳米聚苯胺/聚醋酸乙烯酯导电复合膜的制备。 关键词：聚苯胺，微乳液聚合，导电高分子，纳米材料
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原位复合聚苯胺 钛酸钡纳米粒子表征Characterizati on of in situ Syn thesizingPo lyan iline B arium T itanate N anocom po sites龚荣洲,官建国,袁润章(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070)GON G Rong2Zhou,GUAN J ian2Guo,YUAN R un2Zhang (State Key L abo rato ry of A dvanced T echno logy fo r M aterials Syn thesis and P rocessing,W uhan U n iversity of T echno logy,W uhan430070,Ch ina)摘要:采用原位复合方法制备出聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子,借助I R,T E M,T G和D TA等分析手段研究其复合过程及获得的复合粒子的性能。
结果表明:其聚苯胺形成过程与单独的苯胺氧化聚合过程类似;复合粒子的粒径为2～3Λm,钛酸钡以5～10nm晶粒分散于聚苯胺基之中,钛酸钡与聚苯胺的质量比为0191,聚苯胺的热稳定性提高60℃以上;复合粒子的电导率在100～10-11S c m之间可通过掺杂或反掺杂调节。
关键词:纳米复合粒子;聚苯胺;钛酸钡;原位复合中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:100124381(2000)0920028203Abstract:Po lyan iline2barium titanate(PA n2B aT i O3)nanocom po site p articles have been p repared in situ1T he PA n2B aT i O3nanocom po sites particles w ere characterized w ith I R,SE M,T G and D TA etc11T he resu lts show that the p rocess of po lyan iline is si m ilar as by the ox idative po lym erizati on of an iline w ith H2O2in1M HC l so lu ti on,and the su rfaces of B aT i O3nanop articles w h ich are5～10nm in diam eter are com p letely coated by po lyan iline,w h ile the average diam eter of the p articles is less than2～3Λm1PA n2B aT i O3nanocom po sites(w hen the rati o of B aT i O3to PA n is0191)have a ther m ally stab le tem p eratu re of m o re than540℃,w ell above60℃h igher than PA n p articles1T he conductivity of PA n2B aT i O3nanocom po site p articles is tran sfo r m ab le from100to10-11S c m by dedop ing(o r dop ing)them w ith vari ou s concen trated N aOH,amm on ia w ater o r HC l so lu ti on s u sing an equ ilib rium m ethod1Key words:nanocom po site particle;po lyan iline;barium titanate;in situ 钛酸钡作为一种易获得的铁电材料,其制备方法引起广泛研究,特别是作为电流变液的分散介质得到了深入探讨[1,2]。
聚苯胺的导电性、氧化还原性、质子交换性……许多优异特性,已引起高分子材料科学研究的广泛兴趣[3,4];它作为电流变液分散介质的研究也取得了较大进展[5]。
在电流变液的应用中,前者必须为有水电流变液,后者对温度的变化大,且它们皆存在使用温度低、电流变性较低等问题[1,2,5]。
进一步研究集中在各种特性的Si O2表面涂覆聚苯胺[6],Si O2为非铁电材料自身不具备可极化性而使其构成的电流变液性能较低。
铁电纳米粒子(高介电常数)与有机高分子(导电率可调)原位(in situ)复合材料用作电流变液分散介质,产生优异晶界极化电流变性能的研究未见报道。
本研究采用有机2无机纳米粒子原位复合方法,进行聚苯胺 钛酸钡纳米粒子的原位复合,形成2～3Λm的复合粒子。
聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子作为电流变分散介质分散在硅油中构成的无水电流变液,用改装的电流变仪表征其性能。
其电流变性能,特别是其在较高使用温度(～95℃)下的电流变性能比它们单独使用时增高一个数量级以上,且漏电流极低。
复合粒子的晶界极化产生了上述特性。
它将成为提高无水电流变液性能的重要发展方向。
本文就其原位复合过程及聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的特性进行表征。
1 实验过程 在～80℃下,将碳酸钡(A R)加入冰醋酸(A R)中,搅拌至完全溶解;加入聚乙二醇2400 (CP)和新减压蒸馏过的苯胺,超声分散下加入T i (OC4H9)4(CP)组成溶胶体;在强力搅拌下,缓慢加82 材料工程 2000年9期 入含10%H 2O 2的1M HC l 溶液。
将上述溶液在恒速搅拌和水浴恒温20℃下反应12h ,反应结束后对其抽滤,洗涤,120℃下真空干燥。
把获得的粒子用不同浓度的HC l ,N aOH 溶液进行平衡掺杂、平衡反掺杂,用PH S 23C 酸度计控制平衡掺杂和平衡反掺杂的pH 值。
抽滤,洗涤,获得的聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子在100℃下真空干燥24h 。
用溶液法对原位复合聚苯胺 钛酸钡过程进行红外光谱表征,使用的红外光谱仪为H ITA CH I 270230。
对聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子进行热重分析(T G )和差热分析(D TA ),热分析仪为TA S 2100,测定温度范围为室温到750℃。
借助透射电子显微镜(T E M )表征复合粒子的组成结构及其粒径大小。
复合粒子的体导电率用压片法进行测定。
2 实验结果与讨论211 原位复合过程 对聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的合成过程进行红外光谱分析,用过氧化氢作为氧化剂的钛酸钡 苯胺复合粒子的氧化聚合过程中的“苯2醌式”结构比例与过氧化氢的用量相关,过氧化氢的用量越大,其聚苯胺的醌式结构的红外光谱吸收峰值增大。
这与过硫酸铵氧化的苯胺聚合过程[4]相一致,见图1。
图1 氧化聚合过程中的钛酸钡 苯胺复合粒子I R 图F ig 11 Infrared spectra of po lyaniline 2barium titanate nano 2compo site particles in p ropcess of oxidative po lym erizati on 图1中:“苯式”结构的I R 吸收峰(实竖线)与“醌式”结构的I R 吸收峰(虚竖线)的相对强弱与氧化剂的使用量相关。
实验结果表明:H 2O 2与苯胺的物质的量之比从A (1∶1)到B (2∶1),“苯式”结构与“醌式”结构的相对强度达到相等的程度,当使用更多的氧化剂C (4∶1),“苯式”结构与“醌式”结构的相对强度与B 用量的相似。
212 聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子 T E M 研究其复合粒子的组成结构,结果表明,复合粒子的粒径为2～3Λm ,复合粒子中的钛酸钡以5～10nm 晶粒分散于聚苯胺基之中,呈聚苯胺包覆钛酸钡纳米粒子结构。
复合粒子的T G 和D TA 分析结果如图2,其中:实线表示聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子,虚线表示聚苯胺与钛酸钡纳米粒子的混合物。
聚苯胺在复合粒子中的质量百分含量测定采用文献[7]方法,聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的T G 分析,聚苯胺占复合粒子质量的5311%。
比较钛酸钡纳米粒子和聚苯胺粒子混合物与聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的T G 和D TA ,结果是,聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子中的聚苯胺热稳定性较混合物体系中的提高6013℃,聚苯胺的热分解温度从混合物体系的47512℃提高到复合粒子的53515℃。
形成这一结果是因为在钛酸钡纳米粒子与聚苯胺的两相界面间存在O —N 的氢键[8]。
复合粒子中聚苯胺的热分解温度提高也正是钛酸钡纳米粒子的巨大量的表面原子存在和聚苯胺与其氧原子之间的氢键作用。
图2 聚苯胺混合钛酸钡纳米粒子与聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的T G 和D TA 图F ig 12 T her mogravi m etry and derivative ther mogravi m etryanalysis figures about po lyaniline 2barium titanate nano 2compo site particles and m ixture of po lyaniline andbarium titanate nanoparticles213 复合粒子的电导率 用浓HC l (A R )对聚苯胺钛酸钡纳米复合粒子的平衡掺杂,所得复合粒子的导电率可达2121S c m ;用饱和N aOH 水溶液对聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的平衡反掺杂,所得复合粒子的导电率可达1103×10-11S c m 。
用不同浓度的HC l 、N aOH 进行平衡掺杂、平衡反掺杂,控制平衡掺杂和平衡反掺杂的pH 值,聚苯胺 钛酸钡纳米复合粒子的电导率从2121×10-2S c m 到110×10-11S c m 可调。
当用N aOH 溶液调节平衡反掺杂系统的pH 值为10,其复合粒子的导电率为6167×10-7S c m ,它是聚苯胺钛酸钡纳米复合粒子用于电流变液的最佳电导率。
聚苯胺的导电92 原位复合聚苯胺 钛酸钡纳米粒子表征率可通过掺杂与反掺杂调节,是聚苯胺的“苯2醌”结构[3]。
复合粒子的掺杂与反掺杂效应是复合粒子的聚苯胺表面膜结构形成的。
3 结论 采用原位复合方法,聚苯胺的氧化聚合与So l2 Gel法制备钛酸钡纳米粒子同时进行。
其聚苯胺形成过程与单独的苯胺氧化聚合过程类似,“苯2醌”结构比与氧化剂的用量相关,H2O2的1M HC l溶液作为氧化剂的用量为苯胺的物质的量的2倍为宜。