染料掺杂导电聚合物复合材料的制备及性能研究

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导电聚合物由于其广泛应用而受到关注,其中聚苯胺、聚吡咯是最受欢迎的研究热点。单纯的导电聚合物材料存在导电性差、难溶难熔等问题,使其应用受到限制。染料分子作为阴离子掺杂剂,垂直于聚合物链之间,有利于聚合物膜的传质,提高分子链有序度。酸性染料,如酸性品红(AF),具有磺酸根等增溶基团,可用作阴离子掺杂剂以及单体聚合时的结构导向剂,从而调控导电聚合物的微观形貌,提高导电性能。本文主要内容如下:(1)以氯化铁(FeCl3)为氧化剂,通过化学氧化聚合法制备了聚吡咯(PPy)及聚苯胺(PANI)导电高分子材料。经过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和四探针法电阻测试等测试技术对制备得到的产物进行分析表征。(2)以酸性染料AF作阴离子掺杂剂,FeCl3作氧化剂,化学氧化合成制备AF-PPy复合材料。对AF、PPy、AF-PPy复合材料分别做SEM、FT-IR、XRD和电阻测试,对其进行分析表征。同时采用单因素分析法,控制实验条件,改变实验参数,分别探讨了 AF浓度、氧化剂种类及浓度、掺杂酸浓度、反应时间、反应温度等因素对于AF-PPy复合材料微观形貌以及导电性能的影响,对特殊形貌的AF-PPy复合材料的形成机理进行推测。(3)以酸性染料AF作阴离子掺杂剂,FeCl3作氧化剂,在相同的实验环境及条件下化学氧化合成制备AF-PPy及AF-PANI复合材料。同时改变AF-单体(Py/ANI)摩尔比以及FeCl3-单体(Py/ANI)摩尔比,探讨掺杂剂及氧化剂浓度对二者在微观形貌、导电性能方面的不同影响,对二者进行比较研究。另外,加入磷酸(H3PO4)作为掺杂酸,并改变其在聚合体系中的相对含量,讨论其对AF-PANI复合材料的导电性能的影响。
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