鹽酸摻雜聚苯胺的制備及性能研究

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第19卷第11期化學(xué)研究與應(yīng)用Vo1．19．No,112007年11月ChemicalResearchandApplicationNov．，2007文章編號：1004—1656(2007)11—1233~5鹽酸摻雜聚苯胺的制備及性能研究馬娟娟，劉霖，朱緒飛，張?zhí)锪?1．淮海工學(xué)院化學(xué)工程系，江蘇連云港222005；2．南京理工大學(xué)化工學(xué)院，江蘇南京210094)摘要：本文用溶液聚合法制備鹽酸摻雜聚苯胺，測定了體系酸度對聚苯胺電導(dǎo)率的影響，及鹽酸摻雜聚苯胺在不同條件下經(jīng)過熱處理后的電導(dǎo)率，采用TGA、XRD等方

2、法，研究了熱處理過程對聚苯胺結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，當熱處理溫度為90~C時，電導(dǎo)率高于初始值，當熱處理溫度高于100~C時，電導(dǎo)率開始下降，到達220~C時，電導(dǎo)率下降了約4個數(shù)量級。在氮氣中聚苯胺電導(dǎo)率的衰減比空氣中小，聚苯胺經(jīng)熱處理后在濃硫酸中的溶解性會明顯降低。本文還探討了去摻雜、氧化和化學(xué)交聯(lián)等鹽酸摻雜聚苯胺的熱降解機理。關(guān)鍵詞：聚苯胺；摻雜；電導(dǎo)率；熱穩(wěn)定性；熱降解機理中圖分類號：TN383；0632．32文獻標識碼：A對于多數(shù)導(dǎo)電聚合物來說，在非摻雜狀態(tài)電導(dǎo)率相對較低，而在摻雜狀態(tài)化學(xué)穩(wěn)定性較差，在1實驗部分空氣中很快失去導(dǎo)電性能。聚苯胺作為最

3、有應(yīng)用前景的導(dǎo)電高分子材料之一，其突出的特點是具1．1試劑和儀器有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，已有多篇關(guān)于將導(dǎo)電聚苯苯胺(An，經(jīng)兩次減壓蒸餾)、過硫酸銨胺與通用高分子材料如PE、PS、PVC、PP、SBS進行(APS)、鹽酸、丙酮、濃硫酸，均為市售分析純。機械熔融共混的報道。SY一5型四探針電導(dǎo)率測試儀(廣州半導(dǎo)體目前有關(guān)導(dǎo)電聚苯胺熱穩(wěn)定性的研究主要集研究所)；TGA一5O型熱分析儀(日本島津)；DSC中在兩方面：一是導(dǎo)電聚苯胺本身的熱穩(wěn)定性，即一5O型差示掃描量熱儀(日本島津)；D30o型x研究溫度對聚苯胺結(jié)構(gòu)的影響；二是導(dǎo)電聚苯射線衍射儀(德國Broker公司

4、)。胺在老化過程中的電學(xué)性能的變化’。。導(dǎo)電聚1．2溶液法合成鹽酸摻雜聚苯胺(HCI—PANI)苯胺的應(yīng)用大多集中在電磁屏蔽、電解電容器、抗將lOOmL一定濃度的鹽酸溶液，0．05mol苯靜電涂料等方面，而在聚苯胺的加工以及長期使胺依次加人三口燒瓶中，攪拌，冰水浴控制反應(yīng)體用過程中常常要經(jīng)受熱甚至高溫的作用，如聚苯系溫度為0～5℃。滴加1mol·L過硫酸銨水溶胺與高分子材料進行機械熔融共混的溫度需達到液50mL，溶液顏色由透明逐漸變成藍黑，繼續(xù)反140～250℃，工作在高頻電路中的導(dǎo)電聚苯胺電應(yīng)3h后停止攪拌，靜置過夜。抽濾，分別用稀鹽解電容器的溫度長期保

5、持在100℃左右。在這類酸(O．01mol·L)、丙酮洗滌濾餅三次，最后用去工作條件下，盡管聚苯胺本身的熱穩(wěn)定性很好，但離子水洗至濾液pH值至6左右。65℃真空干燥由于熱老化造成電導(dǎo)率下降而使產(chǎn)品失效。因此至恒重，研成粉末，得到產(chǎn)品S0～s5。研究聚苯胺在老化過程中電學(xué)性能的變化往往比表1樣品體系的酸度Table1Theconcentrationofsystemacidityforthesamples研究導(dǎo)電聚苯胺本身的熱穩(wěn)定性更為重要。本文對鹽酸摻雜聚苯胺(HCI—PANI)進行了模擬實際使用的熱處理，并通過TGA和XRD等測試手段，從材料結(jié)構(gòu)角度分析熱

6、處理溫度、氣氛對電導(dǎo)率的影響，討論了摻雜態(tài)聚苯胺的熱降解機1．3測試與表征理，為導(dǎo)電聚苯胺的實際應(yīng)用提供了一些實驗將鹽酸摻雜聚苯胺粉末壓片后(直徑10ram，依據(jù)。厚約5mm)，用電導(dǎo)率測試儀測定電導(dǎo)率盯d采用收稿日期：2007-04-09；修回日期：2007-06—18聯(lián)系人簡介：馬娟娟(1980一)，女，講師，主要從事功能高分子材料研究。Emai!：lanxuan98@grnail．COrn維普資訊http://www.cqvip.com1234化學(xué)研究與應(yīng)用第19卷熱分析儀測量樣品的熱重(TG)曲線，升溫速率為形式進入聚苯胺骨架，賦予其一定的導(dǎo)電性]

7、。20~C／min，氮氣氛圍。采用x射線衍射儀(cu靶，圖1為體系中鹽酸濃度對摻雜態(tài)聚苯胺電導(dǎo)率的Kct射線，入=0．15406nm)對樣品進行物相分析。影響，當體系pH=1左右，產(chǎn)物So的電導(dǎo)率很低，僅有0．02S·cm～，當[HCI]增大到0．33molL2結(jié)果與討論時，得到的樣品S1的電導(dǎo)率急劇增加，達到1．45S·cm～，而隨著體系酸度的進一步增大，聚合物的電導(dǎo)率又開始下降。這可能是因為在強酸性條2．1鹽酸濃度對聚苯胺性能的影響一般認為質(zhì)子酸在苯胺聚合反應(yīng)中主要起兩件下，會造成苯胺的深度氧化，破壞了其大共軛結(jié)種作用：提供反應(yīng)介質(zhì)所需的pH值和以摻雜

8、劑的構(gòu)，從而造成導(dǎo)電能力的降低。100—8O茍’弓≥6O40l00