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聚苯胺(PANI)由于具有结构多样化、环境稳定性好以及优良的电导率等特点,在二次电池、电致变色、电磁屏蔽、金属的防腐等领域有着广阔的应用前景。但PANI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,阻碍了它在各个领域的大规模推广应用。因此,改善PANI的加工性是实现其应用的技术关键。
本论文采用乳液聚合法合成掺杂态PANI及其复合物。在研究掺杂态PANI过程中,首先采用乳液聚合法以DBSA(十二烷基苯磺酸)做乳化剂和掺杂剂,过硫酸铵(APS)做引发剂在水相中合成出了DBSA掺杂念PANI。产物电导率约10—2S/cm数量级,并且其溶解性得到了改善:然后,在DBSA/TSA(对甲苯磺酸)复合磺酸乳化剂体系中乳液聚合制备DBSA/TSA掺杂态PANI。通过XPS分析可知,当DBSA/TSA的摩尔比为3/2时,DBSA/TSA掺杂态PANI具有较高电导率,约7.3×10—2S/cm。并采用FT—IR、XPS等手段对其进行了表征。
在掺杂态PANI的研究基础上,采用原位乳液聚合法在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)乳液中合成掺杂态聚苯胺,得到了PANI/PMMA复合物乳液及复合物纳米粒子,粒径在80~120nm。采用FT—IR,UV—VIS,TGA等手段对PANI复合物进行了表征。结果表明:电导率可达到10—2S/cm,与乳液聚合出的纯掺杂态PANI的电导率相当。XPS分析得出复合物中PANI的氧化和掺杂程度;热重分析表明,原位乳液聚合所得PANI/PMMA热稳定性较纯的PANI有了明显的改善和提高,并且可以在熔融加工条件下不分解。
本论文研究工作解决了聚苯胺材料不熔不溶难加工的技术难题。同时,解决了物理共混过程中PANI在基质中的分散性难题,获得的PANI/PMMA复合物结合PANI的导电性和PMMA的可塑性于一体。实验证明,原位乳液聚合方法是制备具有优良加工性能和力学性能导电聚合物材料的有效技术途径。