聚苯胺膜的制备研究

聚苯胺膜的制备研究

摘要

为了得到性能优异的高分子导电材料，以十二烷基苯磺酸钠为乳化剂，过硫酸铵为聚合引发剂，盐酸为掺杂剂，利用乳液聚合法制备了聚苯胺。系统地研究了盐酸、乳化剂及引发剂的用量对聚苯胺电导率的影响。用四探针法测定了聚苯胺的电导率，测试结果显示最佳制备条件为：过硫酸铵16.42g，盐酸12mL，十二烷基苯磺酸钠0.21g。聚苯胺的电导率可达0.78S/cm。

测定电导率最大的聚苯胺在不同有机溶剂中的溶解率，结果表明聚苯胺在三氯甲烷中的溶解度最大，其溶解率达到36%，从而选择三氯甲烷做溶剂，以聚苯乙烯为成膜物可以制备导电聚苯胺的自支撑膜，通过扫描电镜分析表明聚苯胺粒度较为均匀。

关键词聚苯胺，自支撑膜，电导率，乳液聚合，溶解率

ABSTRACT

To obtain excellent performance of conductive materials, polyaniline was prepared by polymerization method using DBSA as emulsifier, ammonium persulfate as polymerization initiator, hydrochloric acid as doping agent.the conductivity influenced by the amount of hydrochloric acid, emulsifier and initiator have been systematically studied. The conductivity was measured by four probe method, the results of the test showed that the best preparation conditions are as followed: ammonium persulfate 16.42g, hydrochloric acid 12mL, DBSA 0.21g. The conductivity of polyaniline can be 0.78S/cm.

Determined the solubility of the maximum conductivity of polyaniline in different organic solvents, the results show that the solubility of polyaniline is the largest in chloroform and its dissolution rate of 36%, so chosen chloroform as solvent and with polystyrene as forming film, the self-supporting film of conductive polyaniline can be prepared, by scanning electron microscopy analysis showed that the amine polystyrene is more uniform particle size.

Keyword: polyaniline, self-supporting film, conductivity, emulsion , solubility

目录

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

目录 (3)

1 绪论 (4)

1.1课题背景 (4)

1.2聚苯胺研究现状 (5)

1.2.1 聚苯胺的研究历史 (5)

1.2.2 聚苯胺的结构与特性 (6)

1.2.3 聚苯胺的导电机理研究 (7)

1.2.4 聚苯胺的合成 (9)

1.2.5 聚苯胺膜的制备 (11)

1.3本课题研究的目的和内容 (13)

2 实验药品和仪器 (14)

2.1实验药品 (14)

2.2实验仪器设备 (14)

3聚苯胺的制备和性能表征 (15)

3.1实验方案 (15)

3.2实验步骤 (16)

3.2.1 苯胺的蒸馏 (16)

3.2.2 聚苯胺的制备 (16)

3.3 分析检测 (17)

3.3.1 电导率σ测定 (17)

3.3.2红外光谱分析 (18)

3.4 结果分析与讨论 (18)

3.4.1电导率分析 (18)

3.4.3 红外光谱分析 (21)

3.5小结 (21)

4 聚苯胺膜的制备与表征 (22)

4.1实验方案 (22)

4.2实验步骤 (23)

4.2.1 聚苯胺溶解率测定 (23)

4.2.3 聚苯胺膜的制备 (24)

4.3聚苯胺膜导电性及形貌分析 (24)

4.4聚苯胺膜的SEM分析 (25)

4.5小结 (25)

结论 (26)

参考文献 (27)

致谢 (29)

1绪论

1.1 课题背景

聚苯胺是一种高分子合成材料，俗称导电塑料。它是一类特种功能材料，具有塑料的密度，又具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料，民用上可用作金属防腐材料、抗静电材料、电子化学品等[1]。广阔的应用前景和市场前景使其成为目前世界各国争相研究、开发的热门材料。到目前为止，其链结构、掺杂反应、导电机理等理论问题已经得到基本阐明，并有大量文献和综述报道公诸于世。由于聚苯胺是一种具有很强相互作用的共扼π键的大分子，因而难于溶解，不能熔融，从而难于加工应用[2]。研究者们为提高它的溶液加工性能做了许多研究，发现导电聚苯胺导电机理独特，单体价格低廉，环境稳定性及光学质量好，颜色转换快，循环可逆性好等优点，在众多领域有广阔的应用前景[3]。

导电有机聚苯胺膜是一类具有导电性、光电性等多重功能的新型材料，因具有特殊的优良性能，近年来研究工作十分活跃，并已在太阳能电池、透明电极、光电转换和自动控制、红外反射、热电转换、电磁吸收与屏蔽等方面得到应用[4]。在众多领域也有诱人的应用前景，如在电致变色智能窗、聚合物发光二极管、抗静电涂层、印刷电路板、导电高分子电容器、光电二极管、聚合物发光电池、透明电极，电磁屏蔽、气体分离膜、传感器、人工肌肉、薄膜晶体管和光偶合器等领域。

目前所涉及到的众多应用领域如电激发光元件、二次电池、光化学电池、涂料、气体分离膜等，在很大程度上都取决于它能否方便地加工成大面积的薄膜成