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聚苯胺/反应性高分子复合物的合成及应用研究

王怀青  
【摘要】: 聚苯胺(PANI)由于结构多样化,独特的掺杂性以及优良的防腐性能等特点,在各个领域都有着广阔的应用前景。但聚苯胺分子链的刚性大、极性大、综合力学性能差、不溶不熔使其难于加工,这就严重妨碍了它在各个领域的大规模推广应用。苯胺单体对人体有害,但聚苯胺的毒性却未见报道。 本文以过氧化钨酸—过氧化氢(TAP-H_2O_2)为均相催化氧化体系,在水溶性高分子酸聚丙烯酸(PAA)和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)的存在下直接合成出掺杂态导电性聚苯胺,反应终了后选用减压蒸馏法简单地除去反应系统的水及低分子副产物,得到的产物在一些常用的有机溶剂和水中都有很好的溶解分散性。研究了温度与反应时间对产率以及电导率的影响;调查了生成的掺杂态聚苯胺微粒子在有机溶剂和水中的溶解性能。采用了红外光谱(FT-IR)、偏光显微镜分析、粒度分析等测试手段对掺杂态聚苯胺进行了结构表征与性能分析。 使用含有氨基的硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面修饰,然后再与含有羧基的甲基丙烯酸甲酯共聚物反应,得到聚合物包覆二氧化硅微粒子。使用FT-IR及粒径分布仪对该微粒子进行了鉴定与观察,证实了聚合物通过化学键结合包覆在二氧化硅表面。研究了含有该微粒子的环氧树脂固化物的力学性能,确定出力学性能最好的一组固化物微粒子体系。结果表明当微粒子添加量为2wt%时,固化物的力学性能最好。将一定量的PANI溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,再加入聚合物包覆二氧化硅微粒子,然后添加入固化剂中,再与环氧树脂充分混合固化。研究了PANI/聚合物包覆二氧化硅微粒子添加量对湿态附着力及防腐性能的影响,最后得到综合性能俱佳的防腐涂料配方为:环氧树脂:固化剂:聚苯胺:聚合物包覆二氧化硅微粒子=100:40:15:2,实验发现,该配方涂层在加速浸泡试验中仍具有良好的防腐性能。 由甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸二元共聚合,并在聚合反应末期加入终止剂,使高分子末端含有HTEMPO残基结构。再将聚合物与炭黑相混,于135℃下反应,得到聚合物包覆炭黑。取一定量AA/AMPS掺杂聚苯胺加入到无水乙醇中,充分搅拌,然后加入一定量的聚合物包覆炭黑,漂染蚕茧,随后用香波漂洗,观察颜色变化。观察结果表明当聚合物包覆炭黑的添加量为1.5%时,蚕茧处理前后颜色变化不大。


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