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将导电高分子聚苯胺用于非金属材料电化学沉积的新型导电过渡层材料,适应某些表面改性的特殊需要,是实用前景广阔、理论意义重大的新型表面工程技术。本论文针对原始聚苯胺导电率不高、溶解性差和成膜附着力差的缺点,从高分子聚合理论出发,系统的研究了合成和掺杂条件对聚苯胺性能的影响机理,设计了简单有效的制备高附着力聚苯胺膜方法,设计合成了两种不同N取代聚苯胺衍生物,设计合成了两种聚苯胺Schiff碱-Cu化合物,初步探讨了利用聚苯胺实现非金属表面电镀的可行性。所制备改性聚苯胺材料有望在摩擦学的表面改性领域得到潜在应用。论文的主要研究内容和结论如下:1、研究了合成和掺杂条件的不同因素对聚苯胺性能产生影响的机理,确定了聚苯胺的最佳合成条件和掺杂工艺。2、依据Hildebrand理论,通过环氧基团的开环反应和烷基的亲核取代反应对聚苯胺进行改性,制备了两种N取代聚苯胺衍生物,即聚(N-2-羟基丙基苯胺)及聚(N-2-羟基丙基苯胺),并对其物理性能和光谱特性进行了表征和分析。研究和测试结果表明,质子酸有助于大分子胺对环氧基团开环;一定极性的取代基有助于同时提高聚苯胺在强极性、极性和非极性溶剂中的溶解度,但是取代基过大将导致其衍生物导电率大幅下降。3、依据聚苯胺的导电机理和络合物的化学和电子学特性,设计合成了两种聚苯胺Schiff碱-Cu化合物,分析了铜和聚苯胺的键合特征,并对两种聚苯胺Schiif碱-Cu化合物的性能进行了测试和表征。结果表明,聚苯胺Schiff碱和Cu2+可以配位络合,配位后,聚苯胺缩水杨醛Schiff碱-Cu化合物的共轭长度增长,形成大络合共轭体系,相对改性前聚苯胺,其电导率增加数倍;而聚苯胺缩乙二醛Schiff碱-Cu化合物则没有增加有效共轭。4、利用偶联剂的性质和环氧基团同亚胺的反应,设计了聚苯胺成膜时进行偶联接枝的成膜方法。研究结果表明,这种方法不仅可以有效避免偶联基团的提前水解失效,而且所制备的聚苯胺膜具有良好的附着力和耐水解性能,同时维持了较好的电导率;另外,成膜过程中聚苯胺的偶联反应对聚苯胺的掺杂程度稍有影响,反应完毕后继续掺杂可以增加聚苯胺膜的导电性能。5、针对聚苯胺的导电性,初步探讨了利用聚苯胺实现非金属表面电化学沉积的可行性,在聚苯胺导电膜表面成功电镀上基本完整的金属铜镀层。本论文在合成影响因素的确定、基于提高附着强度的成膜方法、基于提高溶解性能的聚苯胺取代基的选择以及提高聚苯胺链间共轭程度的方法等许多方面均具有创新性。