聚苯胺/导电无机氧化物复合材料制备及性能研究

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聚苯胺(PANI)因其原料易得、合成方法简单、电导率较高且可调、环境稳定性好以及独特的化学和电化学性能,成为最有应用前景的导电高分子材料。但难加工性一直制约着PANI的应用。本文采用原位聚合法,以十二烷基苯磺酸(DBSA)/HCl混酸为掺杂剂,在通常化学氧化聚合介质中加入氧化物导电粉如氧化锑掺杂氧化锡(ATO)和氧化铝掺杂氧化锌(AZO),合成了聚苯胺包覆ATO和聚苯胺包覆AZO导电复合材料,对它们的合成过程、复合粒子的性能及应用进行了研究,取得以下研究成果: 1.通过对聚合过程、聚合产率以及复合粒子形貌的研究表明,ANI倾向丁在溶液中粒子的表面聚合,形成PANI包覆的复合粒子。当合成反应介质中ATO(或AZO)用量较低时,ATO(或AZO)粒子表面PANI层厚度均匀:当ATO(或AZO)用量较高时,ATO(或AZO)粒子表面PANI层不均匀,有游离的未被包覆的ATO(或AZO)粒子出现。 2.优化了聚苯胺/ATO及聚苯胺/AZO导电复合材料的制备条件,分析了制备条件对复合材料电导率的影响。其主要优化因素有:反应温度、反应时间、氧化剂的用量、掺杂剂的种类和ATO(或AZO)的用量等等。 3.在对聚苯胺/ATO及聚苯胺/AZO导电复合材料电学性能研究中发现,聚苯胺/ATO及聚苯胺/AZO导电复合材料具有远高于普通聚苯胺和对应氧化物导电粉的电导率,在n(ANI):n(APS):n(DBSA)=1:1:0.7,m(ATO):m(ANI)=0.1:1时,聚苯胺/ATO导电复合材料25℃的电导率最高可达8.35 S·cm-1:在n(ANI):n(APS):n(DBSA)=1:1:0.7,m(AZO):m(ANI)=0.125:1时,聚苯胺/AZO导电复合材料25℃的电导率最高可达3.38 S·cm(-1)。均比普通常法合成聚苯胺和对应分别提高约1至2个数量级。
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