论文部分内容阅读
导电聚合物的发现为有机高分子材料的研究与应用开辟了一个全新的领域。聚苯胺作为一种新型的功能高分子材料,由于其合成工艺简单、掺杂机制独特,具有良好的导电性、优良的环境稳定性以及特异的光、电、磁学性能而得到广泛的研究。但聚苯胺分子链骨架刚性强,分子间作用力大,几乎不溶不熔,加工性和机械性能差的缺陷严重妨碍了它在各个领域的大规模推广应用。磁场能影响含自由基的化学反应并诱导大部分有机聚合物分子的取向。磁场的引入可使聚苯胺链更规整、有序的形成,能极大地提高聚苯胺的掺杂度、电导率、溶解性及热稳定性等。本文讨论了磁场对聚苯胺及其再掺杂产物性能的影响。本论文主要分为两个部分。①磁场对再掺杂聚苯胺性能及结构的影响。探讨了掺杂剂种类、磁场强度、掺杂剂浓度、再掺杂温度及再掺杂时间的影响。并采用四探针电导率仪、激光粒度分析仪、电化学工作、TGA、FI-TR、UV-Vis以及XRD等对产物性能进行了分析表征。研究表明,掺杂酸为磺基水杨酸(SSA),磁场强度为0.4T,掺杂剂浓度为1mol/L,再掺杂温度为25℃,再掺杂时间为6h比较合适。实验结果表明,在磁场环境中,由于磁场和掺杂酸对聚苯胺性能影响的协同效应,导致聚苯胺的电导率、溶解性、粒径、防腐蚀性、热稳定性等性能得到了明显改善。0.4T的磁场作用下通过SSA再掺杂聚苯胺与未加磁场相比较,其电导率从0.51S/cm增加到了3.4S/cm;在二甲苯中的溶解度也从12%提高到23%;热分解温度从484℃提高到520℃;粒径降低了1个数量级,大约90%集中在0.01~0.1μm。从0T到0.6T的磁场作用下,复合膜腐蚀电位提高了60mv;FI-TR、UV-Vis表明磁场对再掺杂聚苯胺结构有很大影响,但磁场强度大小的影响不是很明显,XRD显示了强磁场可使再掺杂聚苯胺的结晶程度提高。②磁场对聚苯胺粉末及其膜性能的影响研究。在0~0.6T的磁场环境中,对聚苯胺粉末直接进行磁化,结果表明:聚苯胺电导率呈锯齿型变化,且整体呈上升趋势,磁场强度越大这种趋势越明显,随着时间的延长,电导率最终达基本达到平衡;磁场对聚苯胺复合膜的作用,结果表明:磁场导致复合膜电导率达到最大时所需聚苯胺含量降低;聚苯胺含量一定时,随磁场强度的增加,可使复合膜的腐蚀电位增大,防腐蚀能力增强。