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《重庆大学》 2003年
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磺酸掺杂态聚苯胺乳液的制备、表征及性能研究

胡睿  
【摘要】: 变色材料是近年来倍受人们瞩目的新型功能材料,包括热致变色材料、光致变色材料、电致变色材料等等。导电高聚物一般都具有电致变色性能,其中,聚苯胺不仅具有结构多样化(即电致变色的颜色丰富)、环境稳定性好以及优良的电导率等特点,而且原料价廉易得、合成工艺简单,尤其是它通过特殊的掺杂机制能使溶解性能和可熔融加工性能得到显著提高,在智能窗、二次电池等领域有着广阔的开发与应用前景。化学法合成聚苯胺是实现规模化生产的有效途径,但到目前为止,在常见化学法制备聚苯胺材料中尚有诸多问题存在,而且还存在有机溶剂的污染问题,生产成本也较高。为此,本文提出制备可直接涂敷成膜的聚苯胺功能乳液,同时,选择在两相(水-油)体系中试验苯胺的乳液聚合。 在添加有不同反应助剂的体系中,合成了聚苯胺/聚乙二醇辛基苯基醚、聚苯胺/聚乙烯醇以及无任何助剂的聚苯胺,通过对各体系乳液聚合情况、乳液成膜性,以及它们电学性能结果的比较,确定了聚苯胺/聚乙烯醇乳液聚合体系作为本文的研究体系。在该体系中,运用现场掺杂-乳液聚合法,制备出了成膜后具有电致变色功能的DBSA掺杂的聚苯胺/聚乙烯醇复合乳液,此乳液便于施工,所成膜经简单的纯化处理后,电致变色性能得到明显改善(表现在变色范围加宽、响应时间加快)。考察了各个合成条件——聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸和氧化剂用量、反应温度和时间、搅拌速度、氧化剂滴加速度对聚苯胺/聚乙烯醇复合膜电化学性能(电致变色性和电导率)和对聚苯胺产率的影响。并借助正交实验,得到电致变色响应时间快的最优反应条件是:聚乙烯醇在反应体系中的质量百分浓度为5.3,掺杂剂和单体的摩尔比为1.5,氧化剂和单体的摩尔比是1,反应温度为8℃;结果还表明,在获得快速的电致变色响应时间或较高的电导率之间,二者并不存在绝对的一致。 此外,通过与“现场”吸附法和混合-涂敷法相比较,本文实验方法得到的膜具有电致变色性能更好的特点。利用热老化实验、热分析技术、X-射线衍射等考察了聚苯胺/聚乙烯醇复合膜的稳定性能和结晶性能;通过扫描电镜观察和探讨了聚乙烯醇用量等对电致变色性能的影响。并结合实验现象,分析探讨了磺酸掺杂态聚苯胺乳液的聚合机理和膜的电致变色机理,对现场掺杂-乳液聚合法制备可直接涂敷成膜的聚苯胺功能乳液具有一定的理论和实践指导意义。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O633

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【引证文献】
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