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羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯胺的制备、性能及表征

尹作栋;李辉;刘炳山;刘旭;孙皓

【摘要】以苯胺为单体,羟基乙叉二磷酸(HEDP)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过

化学氧化聚合法合成本征态和掺杂态聚苯胺,研究了原料配比、反应温度和反应时

间等因素对羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯胺(HEDP-PANI)电阻率和产量的影响.探讨了

HEDP-PANI热处理温度对其电阻率的影响.运用红外光谱和透射电镜测试技术,研

究了HEDP-PAN的分子结构和聚集态结构.结果表明,制备HEDP-PANI的最佳工

艺条件为:过硫酸铵、HEDP和苯胺的摩尔比为1∶1.4∶1,反应时间2h,反应温度

5℃,所得HEDP-PANI的电阻率约50.11Ω·cm,但其电阻率随热处理温度的升高逐

渐增大,且在150℃后呈快速增加.HEDP-PANI分子中苯胺单体以头尾形式相连,质

子化反应发生在醌环结构单元的亚氨基氮原子上,大分子间通过分子间作用力结合

形成不规则的、较致密的块状结构.

【期刊名称】《应用化工》

【年(卷),期】2016(045)012

【总页数】5页(P2255-2258,2262)

【关键词】羟基乙叉二磷酸;聚苯胺;无机质子酸;掺杂

【作者】尹作栋;李辉;刘炳山;刘旭;孙皓

【作者单位】广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室,广西南宁

530004;广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室,广西南宁530004;

广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室,广西南宁530004;广西纳

拓科技有限公司,广西南宁530007;广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重

点实验室,广西南宁530004;广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重点实验

室,广西南宁530004;广西纳拓科技有限公司,广西南宁530007

【正文语种】中文

【中图分类】TQ316.33;TQ246.3;O633.21

聚苯胺(PANI)具有优良的导电性和氧化还原性，不仅在导电复合材料、防静电材

料、电磁屏蔽和隐身材料方面得到了广泛的应用[1-4]，而且在金属防腐、信息存

储与传输、传感器等方面也有诱人的发展前景[5-7]。经过掺杂后的聚苯胺，其导

电性大大提高[8]，不同类型的掺杂剂对聚苯胺的结构和性能有很大的影响，比如

采用盐酸、硫酸等小分子无机酸掺杂的聚苯胺，通常具有良好的导电性，但其溶解

度和热稳定相对较差[9]，采用十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸[10]等分子量和体

积较大的掺杂酸能有效改善其溶解性和热稳定性。如果选取具有较好阻燃性的有机

磷酸羟基乙叉二磷酸(HEDP)作为掺杂剂，将赋予掺杂态聚苯胺同时具有导电性能、

阻燃性能和防腐性能等多重功能，而有关这种掺杂酸以及掺杂聚苯胺的研究却少有

报道。

本文以聚苯胺为单体，羟基乙叉二磷酸作为掺杂剂，通过化学氧化聚合方法合成掺

杂态聚苯胺，探究了反应时间、反应温度、原料配比等因素对掺杂态聚苯胺的产量、

电阻率的影响，并对其部分性能和结构进行了表征。

1.1试剂与仪器

苯胺(An)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)、过硫酸铵(APS)、异丙醇、丙酮均为分析纯。

FZ-2006半导体粉末电阻率测试仪；FTIR-8400S红外光谱分析仪；TECNAIG2

F30透射电镜。

1.2掺杂态和本征态聚苯胺的制备

称取4.7g苯胺于三口烧瓶中，在搅拌下加入一定量的羟基乙叉二磷酸(HEDP)水

溶液，待混合溶液变为透明状或近似乳状液后，冷却至所需温度。然后，在搅拌作

用下，缓慢滴入一定量的过硫酸铵溶液，加完后继续反应数小时。过滤，滤饼于

60℃真空干燥6.0h。粉碎，称重，制得深蓝色粉末状羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯

胺(HEDP-PANI)。

称取2.0gHEDP-PANI粉末于烧杯中，加入浓度1mol/L的氨水50mL，在超

声波作用下分散10min，继而静止8.0h。过滤，滤饼在60℃真空干燥3.0h。

粉碎，称重，制得褐色粉末状的本征态聚苯胺(PANI-EB)。

1.3结构与性能测试

1.3.1导电性能测试取0.5gHEDP-PANI粉体，在2.0MPa的压力下，用半导体

粉末电阻率测试仪测定其电阻率。

1.3.2热稳定性实验称取5份0.5g的产品，依次置于电热恒温鼓风干燥箱中，设

置温度分别为60，100，