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具有特殊的微结构、高电导率且制备方法简便的聚吡咯薄膜是当前的研究热点和难点。本工作采用化学氧化界面聚合的方法制备聚吡咯薄膜,通过改变实验方法和聚合条件制备了不同微观结构和导电性的聚吡咯薄膜。利用傅利叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其结构进行表征;四探针电导测试仪对其电导率进行测试。结果显示所得聚吡咯薄膜具有独特的结构和高的电导率。 本工作主要在两种条件下合成了聚吡咯薄膜,一种是冷冻条件下,一种在室温条件下。冷冻条件又包括一步法的直接冷冻和两步法的定向冷冻,其主要思想是指吡咯单体以溶剂晶体为模板发生原位界面聚合得到聚吡咯薄膜。 首先在冷冻条件下制备聚吡咯薄膜,所得聚吡咯薄膜具有各种各样独特的形貌,如片层、面包圈、鸡蛋壳、中空微球、荷叶、小船以及长径比很高且具有取向结构的微米线。一步法中研究了单体浓度和有机溶剂种类对薄膜表面形貌的影响,发现随着单体浓度的降低,得到的主要为片层结构的聚吡咯;在极性溶剂中有利于颗粒状的聚吡咯的形成,在非极性溶剂中根据溶剂结晶的不同可以得到其他特殊形貌的聚吡咯。两步法的定向冷冻界面聚合得到的聚吡咯结构具有宏观或微观上的取向性。电导率测试发现具有片层结构的聚吡咯电导率最高。 在冷冻条件下,通过一步法直接冷冻界面聚合,在低单体浓度的反应体系中制备了高电导率的聚吡咯薄膜。所得聚吡咯薄膜具有鲜艳的金属光泽,单层呈半透明状。扫描电镜表征显示薄膜具有光滑平整的表面结构,因此表面电阻低,电导率高。探究了影响聚吡咯薄膜电导率的因素,发现利用氯化铁作氧化剂,通过添加掺杂剂对甲苯磺酸可以显著提高电导率,最高可达2000S/cm。X射线衍射表征显示聚吡咯结构中具有较高的分子链排列有序度,红外光谱和拉曼光谱测试结果显示所得聚吡咯薄膜共轭程度高,这两方面进一步说明了聚吡咯薄膜具有高电导率的原因。 本文还研究了室温条件下通过化学氧化界面聚合制备大面积的自支撑聚吡咯薄膜。含吡咯单体的油相在上层,含氧化剂的水溶液在下层,吡咯在两相溶液的界面间反应得到聚吡咯薄膜。所得聚吡咯薄膜具有较好的透过率,在波长600nm处最高可达31％,且发现随透过率的下降,薄膜颜色呈现一定的变化规律:淡黄色-青绿色-紫红色-黑色。研究了单体浓度、反应时间对薄膜厚度、表面形貌以及电导率的影响,发现随单体浓度的增加、反应时间的延长,聚吡咯薄膜的表面形貌由疏松变致密再到粗糙,但是分子结构没有发生改变。电导率与薄膜厚度没有直接的关系,但是与薄膜表面结构的粗糙和规整度有关。在较低单体浓度或较短反应时间下可以得到表面均匀、电导率较高的聚吡咯薄膜。