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本文通过研究导电聚苯胺(PANI)在环氧丙烯酸树脂(EA)中原位乳液聚合的合成条件,探究了聚苯胺的聚合机理,导电机理以及掺杂机理,并探索出最佳合成条件,合成出具有较高电导率的PANI。用电导率和粒径分析研究了反应条件对PANI-DBSA电导率和粒径的影响,用热分析测定了PANI-DBSA的耐热性能,用红外光谱仪和透射电镜对PANI-DBSA进行了表征。结果表明:EA/二甲苯为25wt%,掺杂剂、乳化剂DBSA(十二烷基苯磺酸)占水的30wt%,氧化剂过硫酸铵在水相中浓度为0.80mol/L,苯胺的质量摩尔浓度为1.0mol/Kg,反应时间为6h,所得PANI-DBSA的电导率最大,达57.57S/m,PANI-DBSA的粒径在20nm~50nm之间,而PANI-DBSA/EA乳胶粒子的平均粒径为171nm。
纳米PNAI-DBSA/EA混合物与蓖麻油聚氨酯(PU)预聚体、交联剂(苯乙烯、丙烯腈)等混合后,在引发剂过氧化苯甲酰(BPO)的作用下形成了纳米PANI-DBSA/EA/PU互穿网络导电复合膜。研究了PANI-DBSA含量,交联剂、偶联剂种类和用量,以及BPO用量对复合膜导电和力学性能的影响。在PANI-DBSA含量为12.5wt%,丙烯腈为50wt%,偶联剂KH550为3wt%,复合膜的电导率达3×10-5S/m,拉伸强度为15.8MPa。热分析结果显示偶联剂KH550不仅使导电率有所增加,而且提高膜的力学行性能和热稳定性。
在纳米PNAI-DBSA/EA混合物中加入稀释性交联单体、引发剂等搅拌混合均匀后,用紫外光固化形成纳米PNAI-DBSA/EA互穿网络导电膜。通过力学性能测定,研究了交联单体、纳米PANI-DBSA粒子含量对导电膜力学性能的影响。结果表明,在纳米PANI-DBSA为15wt%时,引发剂TPO的用量为4wt%,固化时间为40s,交联单体乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)为50wt%时,导电膜基本可以完全固化(凝胶含量为91.8%),膜的导电率为10-6S/m,此时导电膜拉伸强度达15.24MPa,而用单官能度的丙烯酸羟乙酯得到的光固化膜的断裂伸长率最大,达到24.8%。