聚苯胺及其生物无机物复合材料制备及其导电性研究.pdfVIP

摘 要 摘 要 纳米材料的研究及其制备技术引起了世界各国的普遍重视。近年来纳米材料 的发展朝着功能互补、性能优化的趋势发展。有机-无机纳米复合材料因其兼具 有机聚合物和无机材料的优良特性，在电学、光学、力学和磁学等方面赋予材料 许多优异的特性，已成为当今材料科学、物理化学、有机化学和高分子化学等多 学科交叉的前沿领域。 聚苯胺因其原料廉价易得、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。但聚 苯胺难溶解、难熔融、难于加工等特性极大地阻碍了聚苯胺的实用化进程。由于 纳米材料尺度极小，使之表面原子数、表面能急剧增加，产生了宏观物体所不具 有的表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应等新的性能。因此将纳米技术引入 导电聚苯胺的合成工艺中，可以使其集导电性和纳米颗粒功能于一体，能极大地 改善导电聚苯胺的加工性。本课题主要研究了以下几方面的内容： 1. 本章主要介绍了纳米结构聚苯胺的研究进展并对可溶性聚苯胺的研究进 行了简要概述。碳纳米管具有优异的力学性能，优良的化学稳定性和热稳定性， 良好的电性能，并具有独特的一维纳米结构所特有的纳米效应，使其成为聚合物 材料理想的增强体，并能赋予聚合物材料许多新的功能。本章也综述了碳纳米管 /聚合物复合材料研究的新进展。 2. 本章首次报道了以纳米石墨薄片为导电填料，用超声法成功的制备了纳 米石墨薄片/聚苯胺(NanoGs/PAN)复合棒状材料。研究了掺杂剂的种类、掺杂剂 的浓度以及纳米石墨薄片的用量对材料导电性能影响。并利用红外光谱(FTIR)、 扫描电镜(SEM)表征了材料的组成和结构。结果表明超声法可抑制苯胺聚合时的 团聚，形成均匀的棒状纳米复合材料。纳米石墨薄片加入量在 1.3%时达到渗域 滤值，材料的导电率由 4.8S/cm 达到 22S/cm 。热重分析说明纳米石墨薄片/聚苯 胺复合棒状材料的热稳定性优于单纯的聚苯胺。 3. 本章首次介绍了以纳米石墨薄片为导电填料，成功的制备了纳米石墨薄 片/聚苯胺-g-聚乙二醇(NanoGs/PANI-PEG-PANI)复合材料。研究了掺杂剂的种 研究生：史华锋 专业：无机化学 II 导师：莫尊理 教授 研究方向：纳米复合材料 摘 要 类、掺杂剂的浓度以及纳米石墨薄片的用量对材料导电性能影响。利用红外光谱 (FTIR) 、扫描电镜(SEM)表征了材料的组成和结构，结果表明盐酸掺杂的在 1.6mol/L 左右，而对甲苯磺酸掺杂的在 0.75mol/L 左右，纳米石墨薄片加入量在 2.3% 时达到渗域滤值，电导率达到 16.9S/cm。热重分析说明纳米石墨薄片/聚苯 胺-g-聚乙二醇复合材料的热稳定性优于单纯的聚苯胺，而共聚物中 PEG 链段的 引入使得NanoGs/PANI-PEG-PANI 复合材料的热稳定性降低。。 4. 本章运用超声法成功的制备了碳纳米管/PANI-PEG-PANI复合材料。研究 了碳纳米管的用量对材料导电性能影响。利用红外光谱(FTIR)、原子力(AFM)表 征了材料的组成和结构，电导率测试结果表明：纯嵌段共聚物的导电率为 3.4S/cm，加入碳纳米管的含量为1.2%时，导电率为下降至最低点；碳纳米管的 含量大于1.2%时，材料的导电率呈现出增加的趋势。热重分析说明由于耐热的碳 纳米管的引入使得复合材料的热稳定性优于单纯的嵌段共聚物。 关键词：纳米复合材料；聚苯胺；纳米石墨薄片；碳纳米管；导电性；热稳定性 研究生：史华锋 专业：无机化学 III 导师：莫尊理 教授 研究方向：纳米复合材料 Abstract