论文部分内容阅读
导电聚苯胺在普通有机溶剂中的可加工性，大大拓展了聚苯胺的实际应用。但考虑到有机溶剂存在的环境问题，研究聚苯胺水体系加工具有重要的理论价值和实际意义。目前水溶性聚苯胺的制备已经取得了一定的进展，但对成膜性的研究还鲜有报道，大多水溶性聚苯胺的直接浇铸或刷涂成膜还存在较大的困难。本学位论文通过化学氧化共聚的方法，分别在无机小分子盐酸溶液和自制的水溶性长链功能质子酸——甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸水溶液中成功制备了水溶性聚（苯胺-接枝-聚乙二醇单甲醚）共聚物（简称为PAn-g-mPEG），并由其水溶液直接浇注得到具有较高电导率的自支撑膜。系统研究了氧化剂用量、苯胺的滴加速率、投料次数等对盐酸溶液中合成的PAn-g-mPEG的分子结构、溶解性、成膜性以及膜的导电性等的影响，深入研究了水溶性长链有机酸——甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸的分子量对PAn-g-mPEG的特性粘度、共聚物膜的微观结构、耐水性、热稳定性和导电性的影响。在盐酸溶液中合成PAn-g-mPEG时，随着单体浓度减小，苯胺滴加速率减慢，共聚物膜的电导率逐渐增加。当单体浓度为0.2mol／L，氧化剂与单体浓度之比为1∶1，苯胺滴加速率为30s／d时，共聚物膜的导电性最好。随着nAn∶nMPEA投料比的增加，共聚物膜的室温电子导电率逐渐增大，当nAn∶nMPEA=15时，共聚物膜的电导率最高，其值为0.79S·cm-1，但所成的膜较脆，容易发生龟裂。通过多次投料的方法可以有效地提高共聚物的溶解性和成膜性，且共聚物膜的电导率基本保持不变。当分批投料次数为5时，共聚物的溶解性和成膜性最好。此外，考察了盐酸掺杂的共聚物膜的热稳定性，当热处理温度从20℃升至200℃时，电导率从0.43S／cm下降到9.07×10-6S／cm。甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸的分子量对PAn-g-mPEG的溶解性、膜的微观结构和膜的性能有着重要的影响。AFM和SEM观察发现PAn-g-mPEG共聚物膜发生了明显的微相分离，随着水溶性长链有机酸中mPEG链段长度的增加，共聚物膜的结构由海岛结构向蜂窝状结构转变，且共聚物膜的电导率先增大再减小。当（?）mPEG=1000时，共聚物膜的电导率最高。随着nAn∶nMPEA投料比的增大，PAn-g-mPEG共聚物膜的电导率逐渐提高。（?）mPEG=1000的甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸掺杂的nAn∶nMPEA=15的共聚物膜的电导率可达0.30S·cm-1。对甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸掺杂的共聚物膜进行热处理，测量其电导率随温度的变化关系，当热处理温度从20℃升至200℃时，电导率从2.11×10-2S／cm下降到9.22×10-4S／cm，说明相比于盐酸掺杂的共聚物膜而言，甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸掺杂的共聚物膜具有较好的热稳定性。