聚苯胺复合材料的制备与性能研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:leninho
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聚苯胺因其原料易得、价格低廉、导电性能优良等优点,而作为新型导电高分子材料得到了广泛的应用。但聚苯胺在应用过程中,其导电性以及稳定性能还需要进一步的提高。本文通过盐酸掺杂聚苯胺、十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂聚苯胺以及石墨烯掺杂聚苯胺制备出性能优良的聚苯胺复合材料,并对制备出的聚苯胺复合材料进行性能研究。(1)采用盐酸掺杂聚苯胺,通过单因素实验分别探究过硫酸铵与苯胺的摩尔比、反应温度以及盐酸掺杂浓度对合成的聚苯胺电导率与产率的影响,并结合XRD与FTIR分析结果确定其最佳反应条件。当过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1,反应温度为0℃,盐酸掺杂浓度为2mol/L时,得到的最佳电导率为7.58S/cm,产率为70%。通过与本征态聚苯胺XRD对比发现,盐酸掺杂的聚苯胺其晶体有序化程度比本征态高,晶体有序化程度直接影响着聚苯胺的导电性。(2)采用有机酸十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂聚苯胺,通过对PANI-HCl、PANI-DBSA、PANI-HCl-DBSA三种掺杂态聚苯胺进行电导率、产率、热重、红外谱图、XRD分析发现,大分子团的有机酸掺杂对聚苯胺的热稳定性以及导电性都发生了很大影响。PANI-HCl-DBSA的导电性能以及热稳定性最佳,其最佳电导率为9.23S/cm。(3)通过改进的Hummers法将石墨转变为氧化石墨,再对氧化石墨进行高温膨胀处理制备出高导电率的石墨烯。采用化学氧化法与机械掺杂法分别制备出石墨烯/聚苯胺复合材料,考察不同的掺杂方法以及石墨烯的掺杂量对聚苯胺导电率的影响。通过对其电导率、XRD、FTIR、热重进行分析发现,化学氧化法制备的石墨烯/聚苯胺复合材料的性能优于机械掺杂法。石墨烯的掺杂量达到5%时,聚苯胺复合材料的电导率最高达到了11.25S/cm。石墨烯掺杂的聚苯胺,其热稳定性得到明显提高。(4)以石墨烯/聚苯胺复合材料为原料,制备聚苯胺电极。分别对压片法、提拉法、涂刷法制备的聚苯胺电极进行电化学塔菲尔曲线分析,发现压片法制备的聚苯胺电极的抗腐蚀性能最佳。将聚苯胺电极镀锡膜层与钛涂层电极镀锡膜层进行金相分析,发现钛涂层电极镀锡膜层的致密性优于聚苯胺电极镀锡膜层。聚苯胺电极的导电性直接影响着其镀锡层的致密性。
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