聚（3，4-乙撑二氧噻吩）复合材料的制备、表征和性能研究

发布时间：2017-05-25 02:01

  本文关键词：聚（3，，4-乙撑二氧噻吩）复合材料的制备、表征和性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)由于具有较高的电导率、较好的环境稳定性、无毒的优势和薄膜对可见光的高透过率而成为目前研究最深入、应用最广泛的导电聚合物之一。并在抗静电涂层、导电薄膜、超级电容器、电致变色器件、有机发光二极管、有机太阳能电池、电磁屏蔽材料以及喷墨印刷等领域展示有广阔的应用前景。但本征态PEDOT特殊的共轭长链结构导致其不溶于任何溶剂,也不能熔融,因而不能对其进行有效的加工,改善PEDOT的加工及应用性能成为导电聚合物领域重要且极具意义的研究。因此,本课题提出探索新的聚合体系来改善PEDOT的加工及应用性能,主要工作如下： 一、在水性介质中,利用可再生资源——木质素磺酸钠(LGS)作为掺杂剂和软模板,以过硫酸铵(APS)作为氧化剂,采用化学氧化聚合法制备在水溶液体系中稳定分散的PEDOT/LGS复合材料,通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、双光束紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、热重分析仪(TGA)、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及四探针电导率测试仪对复合材料的性能进行相关测试和表征。结果表明,本方法制备出的PEDOT/LGS复合材料具有分散稳定性良好、室温电导率较高等优点,并且呈现管状或纤维状的微观构型,在木质素磺酸钠与EDOT单体的质量比为1.5/1时,室温电导率达到1.15×10-3S/cm。 二、以室温电导率和水性分散液沉降高度为试验指标,采用正交试验法对上述木质素磺酸钠掺杂聚(3,4-乙撑二氧噻吩)复合材料的制备工艺进行了优化。结果表明,掺杂剂用量、氧化剂用量、聚合反应温度和溶液pH值等因素对PEDOT/LGS复合材料的电导率均有一定的影响,其最佳工艺条件为：m(LGS)/m(EDOT)=2.0/1, n(APS)/n (EDOT)=1.2/1,反应温度为0℃,溶液pH为1.0,在最佳工艺条件下制备的PEDOT/LGS复合材料分散稳定性良好,室温电导率可达1.71×10-2S/cm。 三、利用高分子表面活性剂——木质素磺酸钠,借助自组装的方法对多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面修饰,获得稳定分散的多壁碳纳米管分散液,并采用原位化学氧化聚合法,制备综合性能优良的PEDOT/MWNTs复合材料,通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、四探针电导率测试仪对复合材料的性能进行相关测试和表征。结果表明,多壁碳纳米管用量、氧化剂用量、聚合反应温度以及溶液pH值等聚合反应工艺条件均会影响PEDOT/MWNTs复合材料的导电性能,其最佳工艺条件为：m (MWNTs)/m (EDOT)=2.0/1, n (APS)/n (EDOT)=1.2/1,反应温度为5℃,溶液pH值为0.8。在最佳工艺条件下制备的PEDOT/MWNTs复合材料的电导率可达33.52S/cm,且分散稳定性良好。
【关键词】：聚(3 4-乙撑二氧噻吩) 木质素磺酸钠 多壁碳纳米管 复合材料 室温电导率
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O633.5;TB33
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-37
• 1.1 导电聚合物12-15
• 1.1.1 导电聚合物的研究历史及研究现状12
• 1.1.2 导电聚合物的分类及特点12-13
• 1.1.3 导电聚合物的导电条件及导电机制13-14
• 1.1.4 导电聚合物的特性及应用14-15
• 1.2 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)15-25
• 1.2.1 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的研究进展15-16
• 1.2.2 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的合成方法16-17
• 1.2.3 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的掺杂机理17-18
• 1.2.4 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的加工18-22
• 1.2.5 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)复合物的表征方法22-23
• 1.2.6 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的应用23-25
• 1.3 木质素磺酸钠25-28
• 1.3.1 木质素磺酸钠的来源和制备25-26
• 1.3.2 木质素磺酸钠的结构26-27
• 1.3.3 木质素磺酸盐的应用27-28
• 1.4 碳纳米管28-30
• 1.4.1 碳纳米管的结构和分类28-29
• 1.4.2 碳纳米管的改性29
• 1.4.3 碳纳米管的性能和应用29-30
• 1.5 导电聚合物纳米复合材料研究简介30-32
• 1.5.1 导电聚合物纳米复合材料的制备方法30-31
• 1.5.2 导电聚合物纳米复合材料的应用研究31
• 1.5.3 导电聚合物纳米复合材料的研究前景31-32
• 1.6 本课题的研究意义及内容32-33
• 1.6.1 本课题研究意义32
• 1.6.2 本课题研究内容32-33
• 参考文献33-37
• 第二章 水分散性聚(3,4-乙撑二氧噻吩)复合材料的制备、表征和性能研究37-51
• 2.1 引言37-38
• 2.2 实验部分38-40
• 2.2.1 实验原料与仪器设备38-39
• 2.2.2 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/木质素磺酸钠复合材料的制备39
• 2.2.3 测试与表征39-40
• 2.3 结果与讨论40-48
• 2.3.1 红外光谱分析40-42
• 2.3.2 紫外-可见吸收光谱分析42
• 2.3.3 热失重分析42-43
• 2.3.4 扫描电镜和分散稳定性分析43-45
• 2.3.5 室温电导率和粒径分布分析45-48
• 2.4 本章小结48-49
• 参考文献49-51
• 第三章 基于正交试验法研究聚(3,4-乙撑二氧噻吩)复合材料的制备工艺51-62
• 3.1 引言51-52
• 3.2 实验部分52-55
• 3.2.1 实验原料与仪器设备52-53
• 3.2.2 正交试验法因素水平确定53
• 3.2.3 正交试验表的确定53-55
• 3.2.4 测试与表征55
• 3.3 结果与讨论55-60
• 3.3.1 以沉降高度为试验指标的极差分析55-57
• 3.3.2 以室温电导率为试验指标的极差分析57-59
• 3.3.3 综合分析确定最佳工艺59-60
• 3.4 本章小结60-61
• 参考文献61-62
• 第四章 高电导率聚(3,4-乙撑二氧噻吩)复合材料的制备、表征和性能研究62-75
• 4.1 引言62-63
• 4.2 实验部分63-66
• 4.2.1 实验原料与仪器设备63-64
• 4.2.2 木质素磺酸钠修饰多壁碳纳米管64
• 4.2.3 聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/多壁碳纳米管复合材料的制备64-66
• 4.2.4 木质素磺酸钠修饰多壁碳纳米管原理66
• 4.2.5 测试与表征66
• 4.3 结果与讨论66-73
• 4.3.1 木质素磺酸钠修饰多壁碳纳米管的微观结构分析67-68
• 4.3.2 多壁碳纳米管用量对复合材料电导率的影响68-69
• 4.3.3 氧化剂用量对复合材料电导率的影响69-70
• 4.3.4 反应温度对复合材料电导率的影响70-71
• 4.3.5 溶液pH值对复合材料电导率的影响71-73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 结论75-76
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李雪艳;王德松;安静;罗青枝;殷蓉;王彦红;王景慧;;导电聚合物/无机纳米复合材料的研究进展[J];材料导报;2007年S1期

2 陈湘宁;导电聚合物BAYTRON~R及其在固体电解电容器上的应用[J];电子元件与材料;2000年03期

3 杨红生,周啸,楚红军,于家宁;导电高分子钽电解电容器的研究进展[J];电子元件与材料;2003年07期

4 徐景坤,胡秀杰,蒲守智,申亮,陈萍;新型导电高分子抗静电剂进展[J];感光科学与光化学;2005年03期

5 邱勇,高鸿锦,宋心琦;有机、聚合物薄膜电致发光器件的研究进展[J];化学进展;1996年03期

6 徐景坤,蒲守智,申亮,肖强;聚(3,4-二氧乙基噻吩)在有机光电子领域的应用进展[J];化学研究;2005年01期

7 侯士峰,方惠群,陈洪渊;乙撑二氧噻吩在非水体系中的电化学聚合及其性质[J];济宁医学院学报;1997年01期

8 王铁军,齐英群,徐景坤,胡秀杰,陈萍;聚乙二醇对PEDOT-PSS导电性能的影响[J];科学通报;2003年19期

9 王兴平;杜鹃;罗艳;钟毅;;高电导率聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸复合物的制备及表征[J];化工新型材料;2013年04期

10 申亮,徐景坤,洪啸吟;导电高分子在抗静电领域中的应用[J];中国皮革;2004年13期

  本文关键词：聚（3，4-乙撑二氧噻吩）复合材料的制备、表征和性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：392445