论文部分内容阅读
本文对聚苯胺的合成条件进行系统研究，通过正交实验确定各因素对聚合产物导电性能影响的显著性，探讨各因素之间相互影响的关系；以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，将还原式聚苯胺与ABS树脂溶液共混，采用湿法成型聚苯胺/ABS膜，在凝固的同时对膜进行氧化掺杂，赋予其导电性，对成型加工过程中的凝固、氧化掺杂、热处理等进行系统的研究。
研究表明，影响聚苯胺合成的各因素中，温度、氧化剂与苯胺的摩尔比例具有非常大的显著性，时间与盐酸浓度的显著性较小；温度与氧化剂的用量的交互作用比较显著，甚至其S大于S<,c>，在试验组合中必须考虑；氧化剂与反应温度、反应时间与温度具有较大的交互作用；盐酸浓度与反应温度、盐酸浓度与反应时间的交互作用较小。
氧化剂用量既影响产物分子链的结构，同时影响分子量的大小。聚合反应温度对产物的电导率影响比较大，但对产率影响小，反应时间和盐酸浓度对聚合产物的影响相对于氧化剂和温度而言，影响作用很小，盐酸浓度对聚苯胺的分子量没有影响。在氧化剂与苯胺摩尔比例为0.7；反应时间为8h；反应温度为-8℃；苯胺浓度为0.5mol/L的条件下，聚合产物具有较高的电导率和产率。
采用有机磺酸对本征态聚苯胺进行二次掺杂，可以较大改善其在N-甲基吡咯烷酮溶剂中的溶解能力，樟脑磺酸、十二烷基苯磺酸、对甲基苯磺酸、甲基苯磺酸、苯磺酸二次掺杂的产物在的溶解性及其导电性相差不大，考虑到成本和实际应用等因素，以十二烷基苯磺酸作为二次掺杂算较为合适。PANI-DBSA的溶解性能与溶剂用量无关，而与二次掺杂的效果有关；适当升高温度有利于溶解，但超过75℃将破坏聚苯胺的导电性。本研究范围内，最合适的二次掺杂条件为：掺杂酸浓度为0.3～0.4mol/L，掺杂温度为40℃，掺杂时间为9h。
芳香类还原剂将部分氧化态聚苯胺分子链中醌式结构还原成还原式结构，从而使部分氧化态聚苯胺完全溶解于N-甲基吡咯烷酮中，使聚苯胺能很均匀的分散于ABS树脂中。成膜过程中，膜的固化速率影响其结构，从而影响力学性能。原液浓度、凝固浴的浓度、温度均对膜的固化速率有较大影响，其中以凝固浴浓度的影响最大。氧化掺杂方式对膜的表面电导率影响很大，掺杂与成膜过程同时进行比成膜后进行掺杂所得膜的表面电阻率低1至2个数量级。当氧化剂浓度为0.15mol/L，掺杂酸浓度为0.1～0.25mol/L，掺杂时间为10min时。 由该法制备的复合膜具有良好的力学性能和导电性能，当PANI含量为5％时，膜的拉伸强度约为16N/mm<2>，表面电阻率约为10<,4>Ω。