磁场环境下聚苯胺的合成与性能研究

在不同磁场强度下,用苯胺单体（An）和氧化剂过硫酸铵（APS）,掺杂剂磺基水杨酸（SSA）,乳化剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）合成了导电聚苯胺（PAn）。研究了氧化剂和掺杂剂用量对PAn掺杂率和电导率性能的影响;并采用红外光谱、X射线衍射、粒径分析、腐蚀电位曲线表征了PAn结构与性能的关系。结果表明：磁场对苯胺聚合的影响是正向的,磁场能减少掺杂剂的用量、提高产物的电导率;在乳化剂n（SDBS）/n（An）=0.45,氧化剂n（APS）/n（An）=0.8,掺杂剂SSA 0.3 mol.L^-1时,合成的PAn电导率最大;在磁场环境中合成的PAn导电性、粒径、防腐性、规整性等各方面与无磁场作用的产品相比均具有明显的优势。     

反应因素对PEO/PANI复合材料导电性能的影响

采用原位聚合法制备聚氧化乙烯/聚苯胺(PEO/PANI)复合导电材料,研究反应体系中苯胺含量、反应时间、反应温度及引发剂用量对PEO/PANI复合导电材料导电性能的影响,确定最佳的反应条件。采用IR和SEM对PEO/PANI复合导电材料进行结构表征;通过热重分析观察PEO/PANI复合导电材料的热稳定性。研究结果表明:PEO/PANI导电材料为两相复合物,该复合导电材料在250℃以下具有较好的稳定性;反应的最佳条件是:反应时间为5h,反应温度为30℃,引发剂与苯胺单体的物质的量比为1.0,苯胺含量为50%～65%,在此反应条件下制得的PEO/PANI复合导电材料的性能最好,室温下其电子电导率为2.56S/cm。     

成形工艺对碳纳米管/聚苯胺导电性能影响

探讨一种新型阵列式碳纳米管／聚苯胺材料的复合方法,采用CVD法制备多壁阵列式碳纳米管,采用原位聚合法将其与苯胺单体结合,制备出聚苯胺／碳纳米管复合材料,研究了氧化剂与苯胺单体比例、碳纳米管加入时间、搅拌速度等工艺因素对复合材料导电性能的影响。试验结果表明当氧化剂与苯胺单体比例为1／2、碳纳米管最初加入时电导率达到最大,搅拌速度影响很小。     

磁场作用下大分子酸掺杂聚苯胺性能

研究了在0.2 T的磁场作用下,采用微乳液法以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,大分子磺基水杨酸(SSA)为掺杂剂制备导电聚苯胺(PAn),并结合红外光谱、X射线衍射、粒径分析、电导率等手段对其结构及性能进行表征.结果显示:磁场作用可以提高PAn的电导率、掺杂度和腐蚀电位,但对PAn基本单元结构没有影响;与无磁场条件下合成的PAn相比,磁场条件下合成的PAn具有更高的结晶度和明显的微观取向结构,且反应时间从3 h减少到2 h,掺杂酸浓度(CSSA)从0.4 mol.L-1减小到0.3 mo.lL-1,乳化剂与苯胺单体的摩尔比(nSDBS/nAn)从0.6减少到0.45,PAn的电导率从0.85 S.cm-1增加到1.55 S.cm-1.     

聚苯胺修饰铂电极的研究

采用恒电位法和循环伏安法，研究酸性水溶液中苯胺在铂电极上电化学聚合的过程及其影响因素，初步探讨了聚合机理。结果表明，用恒电位法合成聚苯胺（PAn）时，电位应控制在0．70～0.85V之间，且苯胺的聚夸反应是通过阳离子自由基中间体进行的；用循环伏安法制备PAn膜时，扫描上限一般不超过0.90V。在此基础上研究了影响PAn电化学行为的因素及电化学反应机理。     

导电聚酯片的制备及酸处理对导电层吸附量和黏附性的影响

以盐酸为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用原位聚合的方法制备了导电聚酯片(PET)。为了增大导电高分子聚苯胺(PANI)在合成基材聚酯片表面的吸附量和黏附性,在苯胺聚合前对聚酯片进行酸处理。酸处理对聚酯片表面润湿性、化学组成及形貌的影响分别采用接触角测试仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜进行表征。苯胺聚合后聚酯片质量变化用于评估聚苯胺在聚酯片表面吸附量的大小。1-甲基-2-吡咯烷酮清洗后导电聚酯片颜色和电导率的变化用于判断聚苯胺在聚酯片表面的黏附性大小。实验结果表明,酸处理有效地提高了聚苯胺在聚酯片表面的吸附量和黏附性。该方法制备的导电聚酯片有望直接作为导电器件使用,可在一定程度上提高聚苯胺的可加工性。     

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料.采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯（GO）用量对反应过程和复合材料导电性的影响.结果表明：聚苯胺（PANI）以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5 mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高.在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短.当盐酸浓度为0.5 mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2％时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1.     

聚苯胺/氨纶复合导电纤维的制备工艺探讨

采用“现场”吸附聚合法制备聚苯胺／氨纶复合导电纤维。重点讨论聚合条件的改变，对纤维导电性能的影响，以获取制备聚苯胺／氨纶复合导电纤维的最佳工艺。研究结果表明：氧化剂的用量、掺杂剂浓度、苯胺单体浓度对纤维导电性能影响较显著；而反应时间、温度对纤维的导电性能影响不大。并对该导电纤维的力学性能进行了研究，结果表明，该纤维基本上保留了原有的力学性能，可进行下一步加工。     

聚苯胺/聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠) 纳米核-壳结构聚合物的微乳液法合成及性能表征

核壳结构的导电聚合物微粒以其优良的物理性质和化学性质,在能源、光电子、导电涂料等领域有广泛的应用前景。在微乳液体系中合成了核壳结构的聚苯胺/聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。即首先在水包油（o/w）微乳液体系中制备苯乙烯和苯乙烯磺酸钠共聚物纳米微球,然后在低温下,使苯胺单体于共聚物纳米微球表面原位聚合制备核壳结构的纳米微球。     

氧化剂用量和酸浓度对聚苯胺纳米纤维结构和电性能的影响

采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维,详细研究了不同氧化剂／单体摩尔比和盐酸浓度对制得聚苯胺的形貌、分子结构和电导率的影响。结果表明：界面聚合过程中,较低的氧化剂／单体摩尔比（≤1：4）和较高的盐酸浓度（≥1mol／L）有利于生成结构规整和较高电导率的聚苯胺纤维;而在氧化剂用量较高和盐酸浓度较低时,聚苯胺纤维形成的同时,伴随着吩嗪类物质和苯胺齐聚物的生成,产物呈现聚集结构,其电导率也较低。     

水溶性聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及光限幅性能

为了制备激光防护材料,采用原位聚合法制备了水溶性聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料。通过红外光谱分析、紫外-可见光光谱、透射电子显微镜等表征,用方形四探针法测量薄膜电导率。结果表明,水溶性聚苯胺包裹在碳纳米管表面,聚苯胺包裹层的厚度大约在15～25 nm;复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高了一个数量级。复合材料水分散液在低入射光强下透光率接近85%时;入射光强达到2.5 J/cm2,透光率降至11%。因此,复合材料水分散液的光限幅性能优于碳纳米管,具有良好水分散性,有望实现材料的器件化。     

种子乳液聚合法制备聚苯胺导电复合物

采用种子乳液聚合的方法制备了聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈)/聚苯胺(P(St-BA-AN)/PANI)核壳结构复合微球,对复合微球的形貌、结构、电性能和热性能进行了研究.结果表明,种子微球的粒径、形貌以及掺杂剂的种类对核壳结构复合物的电导率均有影响,并且其电导率随着苯胺加入量的增加而提高.TGA测试结果表明,在380℃以下P(St-BA-AN)/PANI复合物的热稳定性好于PANI.     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸（HCl）为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮（PVPK90）为空间稳定剂,在过硫酸铵（APS）氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

聚苯胺/涤纶导电复合纤维的制备

先将涤纶纤维在苯胺溶液中预浸泡,然后进行处理,再将纤维置于氧化剂的酸溶液中使苯胺在纤维上氧化聚合,同时进行掺杂制得聚苯胺/涤纶导电复合纤维。讨论了苯胺单体含量、掺杂酸浓度、氧化剂浓度、反应温度及时间对纤维导电性能的影响。实验表明,采用此法制得的导电纤维具有较高的聚苯胺含量和优良的导电性能,电导率达10~(-2)S/cm数量级。     

CdS／聚苯胺导电复合材料的制备与表征

通过化学氧化聚合法,将固相法合成的CdS纳米粒子在十二坑基苯磺酸（DBSA）存在的条件下,用氧化剂（同时也是催化剂）过硫酸铵（APS）氧化苯胺（An）,制得了CdS／聚苯胺导电复合材料。探讨了CdS的掺入量对导电复合材料的影响。CdS／聚苯胺导电复合材料用X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FT-IR）和四探针电导率测试仪进行了表征。结果表明,当苯胺单体为2mL,CdS的掺入量为0．1g时,制得的CdS／聚苯胺导电复合材料电导率较高。     

钴离子对聚苯胺/活性炭复合材料制备与性能的影响

采用苯胺在活性炭表面原位化学聚合的方法合成了聚苯胺/活性炭(PANI/AC)复合材料。在合成过程中添加钴盐,并研究了钴离子对复合材料结构和电容特性的影响。利用场发射扫描电镜、傅立叶红外光谱仪对其表面微观形态和化学结构进行了对比分析;在6mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学性能的测试。结果表明,添加钴盐改性时聚苯胺在活性炭表面包覆的更均匀,循环伏安结果表明添加钴盐改性时复合材料的电化学活性提高,恒流充放电测试结果显示其电容量从不添加钴盐改性时的387F/g提高到了530F/g,提高了将近38.2%,并且显示出良好的大电流充放特性。     

纳米纤维素增强聚苯胺复合材料的制备及性能

 为制备一种新型聚苯胺导电复合材料,以盐酸作为掺杂酸,过硫酸铵作为氧化剂,采用原位聚合法,将从废报纸中提取的纳米纤维素与苯胺单体复合,合成了纳米纤维素增强聚苯胺导电复合材料。分别利用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、四探针测试仪、万能力学实验机,测试纳米纤维素增强聚苯胺导电复合材料的化学成分、微观结构、导电率、力学性能。结果表明,当聚苯胺的质量分数达到20%时,掺杂纳米纤维素的聚苯胺复合材料保持了良好的导电性能,同时提高了韧性。     

合成参数对聚苯胺性能与结构的影响

采用红外光谱、X 射线衍射、透射电子显微术结合电导率测量,研究了以(NH4)2S2O8为氧化剂、十二烷基苯磺酸(DBSA)为掺杂剂,通过乳液聚合法合成的聚苯胺的性能与结构。实验中发现:聚苯胺的电导率随合成时氧化剂、掺杂剂与苯胺相对比例的改变而发生明显变化,并在某一比例达到峰值,同时伴随有红外光谱某些特征峰峰位与峰高的相对变化,而晶化程度也随合成条件不同而呈现差异,性能最佳的聚苯胺微观形貌呈纤维状,对应于最大的晶化程度,接近于中间氧化态。结果表明:氧化与掺杂条件的变化影响到聚苯胺中苯环与醌环的相对比例、聚苯胺链的排列有序度,而这些也是影响聚苯胺电导率的重要因素。     

反应物中氧化剂和掺杂剂浓度对聚苯胺性能与结构的影响

采用红外光谱、X射线衍射、透射电子显微术结合电导率测量,研究了以过硫酸铵为氧化剂,十二烷基苯磺酸为掺杂剂,通过乳液聚合法合成的聚苯胺的性能与结构.实验中发现:聚苯胺的电导率随合成时氧化剂、掺杂剂与苯胺相对比例的改变而发生明显变化,并在某一比例达到峰值,同时伴随有红外光谱某些特征峰峰位与峰高的相对变化,而晶化程度也随合成条件不同而呈现差异,性能最佳的聚苯胺的微观形貌呈纤维状,对应于最大的晶化程度,接近于中间氧化态.这些结果表明:氧化与掺杂条件的变化影响到聚苯胺中苯环与醌环的相对比例、聚苯胺链的排列有序度,而这些也是影响聚苯胺电导率的重要因素.