聚苯胺的合成及表征

《聚苯胺的合成及表征》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、聚苯胺的合成及表征（貴州省貴陽市貴州師范學院11級化本550018）摘要：本實驗采用氧化聚合法，以苯胺為單體，過硫酸銨為氧化劑，探究投料比、酸種類、溫度對合成聚苯胺的影響，及本征態(tài)聚苯胺的溶解性影響因素。用傅里葉紅外光譜儀對聚苯胺參雜前后的結構變化進行了測試，討論了不同條件對聚合物的影響。同時探究不同條件下合成的聚苯胺的溶解性。關鍵詞：聚苯胺合成表征溶解性前言：聚苯胺(PANI)具有多樣結構，獨特的摻雜機，良好的穩(wěn)定性和原料價廉易得等優(yōu)點，一直是高分子領域的研究熱點，在諸多領域都有良好的應用前景目前應用最為廣泛的合成聚苯胺的方法是MacDiarmid等

2、提出的水溶液化學氧化聚合法。該法簡便易行,適合大批量工業(yè)生產(chǎn),但通過該法制備所得聚苯胺的分子鏈含有大量缺陷，產(chǎn)物電導率較低，因此對苯胺化學氧化法合成條件對產(chǎn)率的影響進行了探究。1.實驗部分1.1實驗試劑及儀器　　苯胺（An）(分析純，AR天津博迪化工股份有限公司)、過硫酸銨(APS)(分析純，AR天津市科密歐化學試劑有限公司)、鹽酸（HCl，優(yōu)級純）、硫酸（H2SO4）、高氯酸（HClO4）、磷酸（H3PO4）、氨水（NH3·H2O）、四氫呋喃（分析純AR，天津博迪化工股份有限公司）、N,N-二甲基甲酰胺（分析純AR，廣東光華科技股份有限公司）、二甲基

3、亞砜（分析純AR，廣東光華科技股份有限公司）、恒溫玻璃攪拌器、85-2恒溫磁力攪拌器(金壇市城東新瑞儀器廠)、傅里葉TENSOR-27型紅外光譜儀（KBr壓片）1.2　聚苯胺的合成1.2.1　聚苯胺的性質溶解性——聚苯胺由于其鏈剛性和鏈間強相互作用，使它的可溶性極差，在大部分常用的有機溶劑中幾乎不溶，僅部分溶于N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮，這就給表征帶來一定的困難，并且極大地限制了聚苯胺的應用。通過結構修飾（衍生物、接枝、共聚）、摻雜誘導、聚合、復合和制備膠體顆粒等方法獲得可溶性或水溶性的導電聚苯胺。如在聚苯胺分子鏈上引入磺酸基團可得到水溶性

4、導電高分子。導電性——聚苯胺的導電性受pH值和溫度影響較大，當pH>4時，電導率與pH無關，呈絕緣體性質；當2

5、聚苯胺的一個重要特性就是電致變色性，當電位在-0.2~+1.0V之間時，聚苯胺的顏色隨電位變化而變化，由亮黃色（-0.2V）變成綠色（+0.5V），再變至暗藍色（+0.8V），最后變成黑色（+1.0V），呈現(xiàn)完全可逆的電化學活性和電致變色效應。當電位變化范圍縮小到-0.15~0.4V時，其電致變色的循環(huán)次數(shù)可達1,000,000次以上，響應時間在100ms以內(nèi)。光學性質——聚苯胺分子主鏈上含有大量的共軛P電子，當受強光照射時，聚苯胺價帶中的電子將受激發(fā)至導帶，出現(xiàn)附加的電子-空穴對，即本征光電導，同時激發(fā)帶中的雜質能級上的電子或空穴而改變其電導率，具有

6、顯著的光電轉換效應。而且在不同的光源照射下響應非常復雜且非常迅速。在激光作用下，聚苯胺表現(xiàn)出高非線性光學特性，可用于信息存貯、調頻、光開關和光計算機等技術上。1.2.2　聚苯胺的結構A．G．MacDiarmid于1984年首先提出了聚苯胺可相互轉化的4種形式,并認為無論用化學氧化法還是電化學方法合成的導電聚苯胺均對應于理想模型的2S(式(1))王佛松等人通過分析聚苯胺的IR和喇曼光譜,確認了醌環(huán)的存在并證明了苯、醌環(huán)的比例為3B1(式(2))同時,A1G1MacDiarmid等人修正之前的模型,將聚苯胺的結構概括為：其中:y表示聚苯胺的氧化程度。當y=

7、1時,對應于還原態(tài)聚苯胺(leucoemeraldine,LE);當y=0時,對應于氧化態(tài)聚苯胺(pernigraniline,PB);當y=015時,對應于本征態(tài)聚苯胺(eme-raldine,EB)。顯然,y=015時苯、醌環(huán)的比例為3B1,與式(2)相同。目前,這一理論已被廣泛認可。1.2.3　聚苯胺的合成　　配制1mol/L的鹽酸150ml放入的恒溫玻璃攪拌器中,加入9.3g苯胺，將該燒瓶置入可控溫水浴中。在攪拌條件下,將氧化劑過硫酸銨(APS)的稀鹽酸溶液慢慢滴加至該反應體系中。反應液由透明無色慢慢變?yōu)樗{色,繼而顏色加深至藍黑色。反應12小時

8、的時間后,對反應產(chǎn)物進行過濾,用稀鹽酸洗滌濾餅2次,再用蒸餾水洗至濾液pH=7,再用無水乙醇洗