聚苯胺(PANI)纳米纤维的合成方法和应用是近年来颇受关注的研究热点。PANI的原料易得、合成方法简单、电导率可调、环境稳定性好,是目前研究最为深入、应用前景广阔的本征型导电高分子之一。PANI纳米纤维兼具有机导体和低维纳米结构的特点,可应用于分子导线、传感器、能量存储和场发射等领域。PANI纳米纤维的出现在一定程度上克服了PANI较差的加工性,极大地促进了PANI的广泛应用。本论文提出了一种适合规模化制备PANI纳米纤维的新方法,即在PANI的化学氧化聚合过程中引入超声波,方便地实现PANI纳米纤维的合成和结构调控。论文比较了超声波辐射聚合和界面聚合两种PANI纳米纤维的制备方法,探讨了PANI纳米纤维的形成机理,研究了PANI纳米纤维在导电透明薄膜和电磁干扰(EMI)屏蔽涂料方面的应用。论文取得以下创新性研究成果。1.在常规PANI的化学氧化聚合过程中,以超声波辐射代替机械搅拌,实现了无模板制备PANI纳米纤维,合成过程具有方便、简单和产率高(59%)等特点。论文通过反应物的二次滴加过程证实了超声波能够有效的抑制PANI纳米纤维的生长和团聚。研究还发现,超声波聚合速率加快,但产物分子量和电导率降低。反应体系中,较低的过硫酸铵(APS)/苯胺摩尔比(≤1.0)有利于制备高品质、直径约50nm的PANI纳米纤维;较高APS/苯胺摩尔比(2.5)则会得到PANI无规颗粒和直径约100nm PANI纳米纤维的混合物。2.通过改变APS和苯胺溶液的混和方式进一步证实超声波对初始PANI纳米纤维的生长和团聚的抑制作用。在普通直接混合聚合中,只能在较低苯胺浓度(≤0.05 M)下得到PANI纳米纤维;随着聚合体系中苯胺浓度的提高(如0.10 M),产物转变为直径约100nm的纤维团聚体和无规颗粒的混合物;超声波辐射可以抵消苯胺浓度提高对PANI纳米纤维形成带来的负面效果,在较高苯胺浓度下也可以得到PANI纳米纤维。反滴加方式下,随着反应的进行,磁力搅拌体系中产物逐渐从起始的初始PANI纳米纤维演变成为层片状PANI和PANI纳米纤维团聚体的混合物,而在超声波辐射体系中,产物始终是PANI纳米纤维。3.在超声波作用下,以双氧水为氧化剂合成的PANI纳米纤维更长(约300～1000nm)、更规整。在机械搅拌作用下,反应体系的诱导期较长,反应过程近似为一种直接混合聚合,反应初期,产物是PANI纳米纤维;随反应进行,产物转变为无规颗粒和直径较大、表面粗糙的PANI纤维的团聚体。在超声波辐射条件下,反应诱导期显著缩短,表明反应速率的提高,所得PANI纳米纤维形貌更加均匀、长径比更高,但产率有所降低。4.界面聚合中互不相容的两相界面的存在并不能完全抑制和阻止初始PANI纳米纤维的二次生长,体系中单体浓度才是决定PANI形貌的重要因素。此外,搅拌速率也对产物形貌有一定影响。5.化学氧化聚合中,在机械搅拌或静置条件下,若能在PANI纳米纤维生成后切断其与单体及氧化剂的接触(如界面聚合、低浓度下的直接混合聚合等),就可以直接获得PANI纳米纤维。反之,这些PANI纳米纤维的存在会进一步催化与其接触的苯胺分子的聚合,致使PANI纳米纤维的进一步长大,并最终转变为PANI无规颗粒(如常规的PANI合成过程)。在超声辐射作用下,即使在已有PANI纳米纤维和更多苯胺单体的共存下,体系中主要发生的还是PANI纳米纤维的生成,即超声波可以抑制PANI纳米纤维的二次生长和团聚。6.超声波作用下得到的PANI纳米纤维和常规PANI无规颗粒具有相同的化学结构和结晶程度,PANI分子链在PANI纳米纤维内部呈无规分布状。氧化剂的改变不会影响PANI纳米纤维的FTIR和XRD特征、分散性以及电导率,在以H2O2为氧化剂所得的PANI纳米纤维中只有头-尾结构的PANI分子,这与以APS为氧化剂合成的PANI纳米纤维有所不同。PANI纳米纤维具有良好的分散性,可以方便的分散在水、乙醇、甲基异丁基甲酮(MIBK)等溶剂中。7.采用超声波辐射聚合方法,在硫酸体系中合成了硫酸掺杂的PANI纳米纤维。以此PANI纳米纤维为填料,仅采用机械搅拌和超声波振荡处理,分别制备了PANI纳米纤维在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯酸树脂(PA)的MIBK溶液中的分散液,并分别以此分散液制备了导电透明PMMA/PANI纳米纤维复合薄膜和PA/PANI纳米纤维EMI屏蔽涂层。该薄膜和涂层制备过程具有方法简单、能耗低等特点,有利于工业化制备,是很有前景的PANI加工途径,并有助于它的广泛应用。