聚苯胺／石墨导电复合材料的制备与表征.pdfVIP

维普资讯 第18卷第5期 高分子材料科学与工程 v。1．18．N0．5 2002年 9月 POLYMER MATERIAISSCIENCE AND ENGINEERING Sept．2002 聚苯胺 ／石墨导 电复合材料 的制备与表征 李侃社 ，邵水源 ，闫兰英 ，任华苗 (西安科技学 院材料工程系 ，陕西 西安 710054) 摘要 ：根据石墨 的层状结构 ，以可膨胀石墨 (KP)或膨胀石墨 (EP)为模板 ，应用原位 聚合法成功制备 了聚 苯胺 (PANi)／石墨导 电复合材料 。通过 FT—IR、XRD、SEM 和 电导率测量等手段表征 了其结构和性能。 结果表 明，PANi／EP的 电导率与单一组分相 比，都有大幅度提 高，而 PANi／KP的 电导率介 于两组分之 间，PANi／EP的 电导率高于 PANi／KP复合材料 4～5倍 。XRD证 明，膨胀石墨与聚苯胺 复合 大大提 高 了聚苯胺 的结晶度 ，改善 了聚苯胺 的结构缺陷。FT—IR表 明聚苯胺 的特征吸收峰发 生 了位移 ，表 明KP 或 EP的表面官能团与聚苯胺之 间发生 了氢键或共轭作用 关键词 ：膨胀石墨 ；聚苯胺 ；聚苯胺 ／石墨复合材料 ；电导率 ；原位聚合 中图分类号 ：TB332 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—7555(2002)05—0092—04 导 电聚苯胺 [1具有独特 的光学 、电学等性 试剂分公司产品；可膨胀石 墨 (KP5099250)：固 能 ，易于制备 ，化学性质 比较稳定 ，是有望得 到 定碳含量 99 ，粒径大于0．5mm，河北联星碳 广泛应用 的导电聚合物 ，但其加工性 能欠佳 ，与 化合物有 限公司产 品；标准磨 口综合有机合成 聚合物在熔 融共混 中常 因脱掺杂而失去导 电 玻璃仪器 。 性 [2]。石墨具有 片层结构及导 电、导热和 自润滑 1．2 样 品的制备 等功能，与聚合物可实现片层复合 ，能降低导电 1．2．1 膨胀 石 墨 的制 备 ：将 可 膨 胀 石 墨 渗滤 阈值 ，但与聚合物 的相容性不佳 。石墨与苯 (KP5099250，简称 KP)置 于 800 C的高温炉 胺通过 原位 聚合制备 的聚苯胺 ／石 墨复合材料 中，1min后取 出即得到膨胀石墨 ，记作 EP。将 兼具二者 的优点 ，是制备导 电、导热或 电磁屏蔽 计量的EP在 500mL0．5 的十二烷基苯磺酸 聚合物复合材料 的理想材料 。 钠水溶液 中搅拌 1．5h，过滤 、干燥得改性 EP。 笔者根据石墨 的层状结构 ，以可膨胀石墨 1．2．2 PANi／KP或 PANi／EP的制备 ：将计 (KP)或膨胀石墨 (EP)为模板 ，应用原位聚合 量的可膨胀石 墨 (KP)或膨胀石 墨 (EP)置于三 法制备 了聚苯胺 ／石 墨导电复合材料 ，研究 了其 口烧瓶 中，加入计量 的蒸馏水 ，搅拌至 KP分散 结构和性 能 。首次发现 PANi／EP的 电导率与 均匀 ，再依 次加入计量 的苯胺 、盐酸搅拌 17．5 单一组分相 比，均有大幅度提高 ，而 PANi／KP h，然后加入过硫酸铵 ，在 16IC～20℃搅拌反 的电导率介于两组分之间，PANi／EP的电导率 应 24h。体 系盐酸浓度为1．5mol／I，过硫酸铵 高于 PANi／KP复合材料 的4～5倍 。 与苯胺 的物质 的量 比为 1，反应产物真空干燥 24h。 1 实验部 分 1．3 结构与性能表征 1．1 仪器与试剂 1．3．1 石 墨 比表 面积 测 定 ：ASP2010比表 面 苯胺 ：A．R．级 ，西安化学试剂厂产