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共聚态聚苯胺的合成及其性能研究

汤琪  
【摘要】: 聚苯胺具有许多优异的特性,引起了研究者们的广泛关注。但其溶解性和可加工性极差,极大地限制了它的实用化进程,改性聚苯胺成为目前的研究热点。一些研究者认为利用苯胺和苯胺衍生物共聚来改性聚苯胺会降低聚苯胺的电导率,所以目前对共聚态聚苯胺的研究相对较少,对其电致变色性的研究则更少。作者认为利用苯胺与带有极性或可溶性基团的苯胺衍生物共聚来提高聚苯胺的溶解性和可加工性,其制备工艺相对其他方法简便易行,所得产物性能稳定。共聚态聚苯胺很适合用在对导电性要求不太高的技术用途上,如电致变色材料等。 在不同的单体浓度和摩尔分率条件下,合成了聚苯胺-邻胺基苯甲酸、聚苯胺-邻甲氧基苯胺、聚苯胺-邻甲基苯胺和聚苯胺。用红外光谱表征了各聚合物的结构。对各种聚合物在丙酮、氯仿、二甲亚砜溶剂中的溶解性以及各聚合物的电致变色性进行了较为详细的研究。结果表明:苯胺与带有极性或可溶性基团的苯胺衍生物共聚可有效提高聚苯胺的溶解性和可加工性。单体摩尔分数为1:1的掺杂态聚苯胺-邻胺基苯甲酸和掺杂态聚苯胺-邻甲氧基苯胺在二甲亚砜中有很好的溶解性,其溶解度比相同条件下制得的掺杂态聚苯胺的溶解度大100倍左右。而掺杂态聚苯胺-邻甲基苯胺的溶解度较小。几种共聚态聚合物本征态时的溶解度比本征态聚苯胺的溶解度也大得多。几种聚合物的电致变色范围略有差别,而其他电致变色性能的差别较大。其中,聚苯胺-邻甲氧基苯胺不但具有较高的溶解性而且具有很好的电致变色性,很容易加工制得电致变色性膜。 研究了单体摩尔分数、单体浓度、氧化剂用量、反应时间、反应温度、酸度对聚苯胺-邻甲氧基苯胺的溶解性、电致变色性以及产率等性能的影响。结果表明:在苯胺与邻甲氧基苯胺摩尔分数为3:1时,可制得溶解性和电致变色性都很好且产率也较高的聚苯胺-邻甲氧基苯胺,其较佳合成条件为:单体浓度为:0.4mol.dm-3,盐酸浓度为:1.2mol.dm-3,反应时间为:3h,反应温度为:25℃,氧化剂和单体的摩尔浓度之比为:1:1。 考查了聚苯胺-邻甲氧基苯胺膜在不同浓度的HCl介质中的电致变色性能,发现其在0.5mol.dm-3的HCl溶液中具有最好的电致变色性,并且在5%的KCl溶液中也具有电致变色现象。对一些实验现象和结果进行了解释,并探讨了聚苯胺以及共聚态聚苯胺的导电机理、电致变色机理、合成机理。指出共聚态聚苯胺在电致变色材料的制备和应用上具有很好的前景。


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