导电聚苯胺的化学合成及其结构与性能的研究

发布时间：2016-11-14 08:49

  本文关键词：导电聚苯胺的化学合成及其结构与性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《昆明理工大学》 2014年

导电聚苯胺的化学合成及其结构与性能的研究

李居衡  

【摘要】：电能消耗是湿法冶锌的重要经济指标之一,为了降低电能消耗,必须采取措施提高电流效率,降低槽电压。只有选择合适的阳极材料,才能够降低氧析出电压,从而降低槽电压。聚苯胺及其相关复合材料作为可能的新型惰性阳极材料,相关研究具有重要的现实意义。聚苯胺由于其特殊的可逆的掺杂机制成为重要的导电高分子材料,得到了广泛的关注与研究。如何提高掺杂态聚苯胺的电导率以及如何改善由于其分子链具有较强的芳香性所导致的难溶性和难溶性,一直亟待解决产物聚苯胺的空间结构、溶解性、导热性以及热稳定性都直接取决于掺杂剂的分子大小和亲溶剂性质的优劣。 本文前两部分以过硫酸铵为氧化剂化学法合成聚苯胺。通过一系列实验最终确定了盐酸单独掺杂聚苯胺和甲基磺酸单独掺杂制备聚苯胺的最佳工艺条件.其中盐酸单独掺杂制备聚苯胺的最佳工艺条件为：苯胺体积分数为4%,氧化剂与单体物质的量之比为1.2：1,盐酸浓度为1mol/L.而甲基磺酸单独掺杂制备聚苯胺的最佳工艺条件为：苯胺体积分数为4%,氧化剂与单体物质的量之比为1.2：1,甲基磺酸浓度为1.5mol/L.同时,将乙醇引入反应体系,通过不同乙醇与水体积比例的对比实验发现在上述两种合成体系中加入乙醇都会降低产物掺杂程度,使产物电导率下降。 考虑到复合掺杂酸和复合氧化剂可能成为改善产物性能的有效手段。本文后两部分探讨了复合掺杂酸比例、复合氧化剂单体比例等因素对化学氧化聚合制备聚苯胺的影响。复合氧化剂的实验表明：随着体系中过硫酸铵与氯化铁物质的量之比逐渐上升,产物的电导率逐渐下降。产物粒径随着过硫酸铵比例的增大而呈现出先减少再增大的趋势。复合掺杂酸的实验证明了乙酸/盐酸复合掺杂对于改善产物聚苯胺的综合性能的有效性。采用复合酸掺杂化学氧化聚合法制备导电聚苯胺。探讨了掺杂剂物质的量之比等因素对聚苯胺性能的影响,并通过四探针法、XRD、激光粒度分析、红外光谱测试技术,对产物聚苯胺进行了研究和表征。结果表明,当乙酸和盐酸物质的量之比为1：1时,掺杂态聚苯胺电导率和产率较为理想；XRD表明乙酸的引入有助于产物聚苯胺结晶能力的提高；激光粒度分析表明,随着乙酸比例增加,产物平均粒径整体呈先减小再增大的趋势；红外光谱表明,复合酸掺杂聚苯胺主要吸收峰均向低频方向移动,说明掺杂的有效性。此外,对各组实验中产物粒径与电导率进行对比发现,两者并不具有线性相关性。

【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O633.21
【目录】：

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本文编号：173953