聚苯胺_聚乙烯醇微乳液导电涂料的研制及其性能的测试.docxVIP

聚苯胺聚乙烯醇微乳液导电涂料的研制及其性能的测试钟平,黄建军(赣南师范学院化学与生命科学学院,江西赣州341000)摘要:采用氧化聚合方法合成可溶性的聚苯胺/聚乙烯醇(PAn/PVA)复合导电涂料。研究了反应体系中聚苯胺的含量、反应时间、温度及酸浓度对导电涂料电导率的影响,确定了较佳的聚合反应条件,同时对其稳定性、导电性、力学性及其表面结构等进行了测试。结果表明,PAn/PVA导电涂料稳定性好,在空气中放置80h电导率无明显变化,涂料涂层的电导率最高可达4.57s/cm,加入环氧树脂可明显改善涂层的附着力。关键词:聚苯胺/聚乙烯醇;氧化聚合;导电涂料中图分类号:TQ32519文献标识码:A文章编号:100320999(2009)01-0058-03聚苯胺(PAn)在导电高分子中是电导率较高的一种高聚物。尤其是聚苯胺具有独特的掺杂性、良好的稳定性、合成的简便性及电导率环境的可调节性等优点,一直都是导电高分子家族中研究的热点[1～3]。但由于聚苯胺是一种具有很强相互作用的共轭大π键的大分子,难于溶解,不能熔融,难以加工,限制了它在技术上的应用[4,5]。对聚苯胺进行改性,提高其导电性,拓宽其应用领域,一直是广大科研工作者致力研究的方向[6～10]。本文采用氧化聚合法[11～15],使苯胺在水溶液中进行聚合,通过控制反应条件,制得可溶性的PAn/PVA复合导电原料。实验结果表明,此PAn/PVA复合导电原料具有良好的导电性和稳定性。在不降低电导率的条件下加入环氧树脂,可提高PAn/PVA与基底材料的附着力[16,17]。1实验部分型,上海第四电表厂;鼓风恒温烘箱,DHG29023A型,上海精宏实验设备有限公司;电动搅拌器,JJ21/25W型,常州国华电器有限公司;金相显微镜,CMM233型,上海长方光学仪器有限公司;循环水式多用真空泵,SHB2ⅢT型,郑州长城科技公贸有限公司。1复合导电原料的制备将一定量的聚乙烯醇溶于85℃水中,电动搅拌1h,将搅拌好的溶液与100mL1mol/L的盐酸倒入三口瓶中继续搅拌。约5min后将一定量的经二次减压蒸馏的分析纯苯胺加入,再将一定浓度的过硫酸铵的盐酸溶液缓慢滴加到含有三者混合物的三口瓶中(约滴加1h),在不断搅拌条件下水浴(25℃)反应若干小时,将得到的墨绿色混合液倒入布氏漏斗中抽滤,并用1mol/LHCl溶液洗涤。将得到的产物样品进行萃取、过滤,再在恒温烘箱中于较低温度下干燥48h,干燥后即得PAn/PVA粉末。1试剂和仪器1复合导电涂料的制备取上述制备的PAn/PVA粉末,加入适量的环氧11111主要试剂实验所用试剂有苯胺,A.R,天津大茂化学试树脂及固化剂(三氟化硼乙胺)混合后,在塑料板上做若干个小涂层试件,放到60℃的烘箱中,干燥固化24h后取出即可。剂厂;无水乙醇,司;过硫酸铵,A.A.R,上海恒信化学试剂有限公R,天津市凯通化学试剂有限公司;聚乙烯醇,A.R,广州润成试剂化工厂;盐酸,A.R,江西同盟试剂化工厂;环氧树脂,A.R,平市双龙浆料厂;三氟化硼乙胺,A.R,上海试剂厂。11112主要仪器实验所用仪器有BS124S电子天平,BS系列,北京赛多利斯仪器系统有限公司;温度测控仪,WMNK2401型,上海医用仪器厂;万用电能表,5001涂层测试与性能分析导电涂料的性能主要通过下列测试来分析:①固化效果分析;②稳定性分析;③导电性测试;④电导率分析;⑤涂层表面扫描电镜(SEM)图象分析。收稿日期:2008201218基金项目:江西省教育厅科技项目(20042B207)作者简介:钟平(19612),男,教授,主要从事高分子材料和应用化学的教学和研究。FRP/CM20091No112009年第1期玻璃钢/复合材料592结果与讨论1温度对1各种聚合因素对涂料电导率的影响21411PAn的含量对涂料涂层电导率的影响与环氧树脂混合后,PAn含量及其分散状态是影响涂料电导率的最关键因素。人们已提出许多种理论模型来解释复合导电涂料的导电行为,最能让人们接受的是渗流理论[20]。同样,本文选择了5种不同的试件进行测试,结果见表2。由表2可以看出,当PAn/PVA含量较低时,涂层的电导率随PAn/PVA含量的增加而迅速提高。从表中可以看出,PAn/PVA的w%含量为70.5%时,样品涂层电导率最大。涂层固化效果的影响常温下固化的样品涂层48h内固化不完全,气味较大。60℃热固化的涂层试件24h后固化完全,机械强度高,黑色发亮,气味也较小,由于在常温下样品涂层固化时间太长且固化不完全,所以本实验全部采用60℃固化。1涂层导电涂料涂层的稳定性分析在常温下涂层试件放于空气中,测定其电导率,测试结果见表1。表1涂层在空气中的导电稳定性表2PAn的含量对电导率的影响放置时间/h电导率s/cm放置时间/h电导率