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樟脑磺酸掺杂制备可溶性聚苯胺

袁程程  
【摘要】:导电聚苯胺具有结构多样化,独特的掺杂机制,优异的物理化学性能和广泛的技术应用前景等特点,成为导电高聚物领域的研究热点。多年来大量的系统研究发现,导电聚苯胺的分子结构、物理化学性能强烈依赖于合成方法与合成条件。采用化学氧化聚合法,以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,在酸性介质中合成聚苯胺(PANI)。 本论文采用溶液聚合法,樟脑磺酸(CSA)作为掺杂剂,在间甲酚(m-c)与三氯甲烷(ch)的混合溶剂中对聚苯胺进行了掺杂研究,并考查了反应时间、反应温度、掺杂剂及用量和间甲酚(m-c)与三氯甲烷(ch)的混合溶剂比例对其导电性的影响。采用四探针法测量了掺杂态聚苯胺的电导率,并用红外光谱(FT-IR)、热失重(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征了樟脑磺酸掺杂前后聚苯胺的结构和形态。 研究发现,溶液聚合法制备的樟脑磺酸掺杂聚苯胺具有良好的溶解性。掺杂能够使聚苯胺在保持较好溶解性的同时,提高其电导率。实验结果表明,在0-25℃范围内,反应温度对PANI-CSA薄膜的电导率影响不大,在6℃,掺杂时间24h、PANI/CSA (mol/mol)为1/50、m-c/ch(V/V)为20/80的条件下,电导率的最大值为400 S·cm-1。聚苯胺具有良好的环境稳定性和结晶性。通过调整樟脑磺酸掺杂量,膜的致密均匀性显著改善,电导率增加。樟脑磺酸掺杂的聚苯胺的热稳定性较好,热失重温度可达约280℃,有利于生产加工。


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