论文部分内容阅读
聚苯胺(PANI)因其具有良好的环境稳定性、独特的掺杂机制、优异的电化学性能等特点,一直是人们重点研究的导电聚合物之一,尤其在金属防腐领域的研究备受关注。但是,由于PANI分子链骨架的刚性强,分子间相互作用力大,导致其溶熔加工性能差,对其实际应用造成了极大限制。为此人们尝试对PANI进行各种化学改性,如选用N-取代或者环取代苯胺进行聚合,通过在PANI分子链中引入取代基,从而降低分子链的刚性,减小链间作用力,改善PANI难溶解难加工的缺陷。其中采用环取代苯胺,是改善PANI溶解性和加工性的有效方法之一。2,3-二甲基苯胺(2,3-DMA)作为苯胺的主要衍生物之一,目前被广泛的应用于医药、农药中间体的制备。关于其聚合物的研究目前较少。因此本文以2,3-DMA为单体,以过硫酸铵(APS)为氧化剂,分别在磷酸(H3PO4)、樟脑磺酸(CSA)、硫酸(H2SO4)和盐酸(HCl)介质中聚合了聚2,3-二甲基苯胺(P(2,3-DMA)),通过对P(2,3-DMA)的电化学性能(CV曲线和tafel曲线)和聚合产率的分析,探讨了掺杂酸的用量、氧化剂的用量、反应温度和反应时间对P(2,3-DMA)结构与性能的影响。此外,利用红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)等技术对P(2,3-DMA)的结构和结晶情况进行了分析和表征;将P(2,3-DMA)与耐腐蚀性能优良的本征态聚苯胺(EB)相比较,探讨了其在溶解性和耐腐蚀性方面的优势。实验结果表明:①当n(H3PO4)/n(2,3-DMA)为2.5、n(APS)/n(2,3-DMA)为2、反应温度为30℃以及反应时间为9h时,H3PO4掺杂P(2,3-DMA)的各项宏观性能最优;当n(CSA/n(2,3-DMA)为1.25、n(APS)/n(2,3-DMA)为2、反应温度为30℃以及反应时间为9h时,CSA掺杂P(2,3-DMA)的各项宏观性能最优;当n(H2SO4)/n(2,3-DMA)为0.5、n(APS)/n(2,3-DMA)为2、反应温度为30℃以及反应时间为9h时,H2SO4掺杂P(2,3-DMA)的各项宏观性能最优;当n(HCl)/n(2,3-DMA)为1、n(APS)/n(2,3-DMA)为2、反应温度为30℃以及反应时间为9h时,HCl掺杂P(2,3-DMA)的各项宏观性能最优。②对P(2,3-DMA)的结构与性能测试结果表明不同酸掺杂的P(2,3-DMA)具有相似的主链结构,其中H3PO4掺杂P(2,3-DMA) UV-Vis光谱中醌式结构的π-π*电子跃迁吸收峰红移最多,其分子链共轭程度最高;H3PO4掺杂P(2,3-DMA)的结晶度最高,其分子链间的规整性和有序性最好;与EB相比,P(2,3-DMA)的溶解度有显著提高,并且CSA掺杂P(2,3-DMA)的溶解度最高;通过电化学性能测试,发现P(2,3-DMA)具有一定的氧化还原可逆性,与EB相比,P(2,3-DMA)的耐腐蚀性能有显著提高,其中H3PO4掺杂P(2,3-DMA)的腐蚀电位最高,腐蚀电流最小,即H3PO4掺杂P(2,3-DMA)的抗腐蚀性能最优。