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《河北工业大学》 2000年
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有机/无机纳米导电复合材料的合成与表征

任丽  
【摘要】: 聚吡咯、聚苯胺等一系列具有共轭结构的新型聚合物具有良好的电荷传 输性能,经适当掺杂后可获得卓越的导电性。但由于其链结构的特殊性,空 气稳定性和加工性差,难于实用化。 本文是在查阅大量国内外文献的基础上,以聚吡咯为重点研究对象,针 对现状,采用有机/无机纳米复合体系,在本征导电的聚吡咯中引入纳米无 机粒子二氧化硅(SiO_2)和层状粘土(clay),以化学聚合方法为基础制备 聚吡咯/二氧化硅(PPy/SiO_2)和聚吡咯/粘土(PPy/clay)纳米复合材料。期 望通过纳米效应既改善材料的力学性能又克服一般方法因力学性能改善而使 电性能下降的弊端。具体分述如下: (1)对PPy/SiO_2纳米复合材料而言,从简化吡咯聚合的工艺,提高聚吡咯 的电导率,降低能耗和生产成本的角度考虑,探讨了以水和以乙醚为介质的 反应体系,以期探索反应介质对材料形态结构的影响和程度。 (2)用偶联剂处理SiO_2,考察了处理前后及偶联剂用量对复合材料电导率 及稳定性的影响。其中用1%APS处理的SiO_2制备的复合材料电导率为 38.46S/cm,达到公开报导的最高值。 (3)从合成条件和加工条件来优化PPy/SiO_2纳米复合材料的制备条件。主 要优化因素有:氧化剂种类及用量、SiO_2的用量、掺杂剂的种类及用量、成 型压力等。 (4)对PPy/clay纳米复合材料而言,初步探索了复合材料的制备方法:单 体插入层状粘土,在外加驱动力下聚合。 (5)通过红外光谱、元素分析、透射电镜、热失重、X—射线光电子能谱 和四探针等手段,从材料的化学组成、掺杂成分、掺杂程度和形态结构等多 结构层次去探索材料的主要宏观性能—电导率的影响因素,并在此基础上探 索材料的导电机理。
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