礦山應(yīng)變傳感器用聚苯胺變色材料的制備研究.pdf

1、應(yīng)用于應(yīng)變傳感器上的聚苯胺電致變色材料作為一種典型的導(dǎo)電高聚物，其在應(yīng)變傳感器產(chǎn)生的不同電壓下可在氧化態(tài)和還原態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化，外觀上表現(xiàn)為顏色的可逆變化。在礦山巷道支架的應(yīng)力檢測(cè)中，可以通過(guò)其顏色的變化判斷作用于傳感器上壓力的大小。但由于聚苯胺電致變色材料的工作穩(wěn)定性較低，限制了其在諸如礦山等復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用。因此通過(guò)對(duì)聚苯胺電致變色材料進(jìn)行分子設(shè)計(jì)來(lái)提高其性能，分別設(shè)計(jì)和制備了具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)和支化結(jié)構(gòu)的聚苯胺電致變色材料。
　　本

2、研究工作首先是對(duì)用作交聯(lián)以及支化的功能單體進(jìn)行篩選，并結(jié)合所選定單體確定需要采用的聚合體系。之后將作為交聯(lián)劑的三苯胺以及作為支化劑的間苯二胺分別引入油性聚苯胺體系和水性聚苯胺體系，制備得到了具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚苯胺以及枝狀結(jié)構(gòu)的支化聚苯胺。由于網(wǎng)狀和枝狀的聚苯胺分子具有更多的導(dǎo)電通路，其相對(duì)于線(xiàn)性聚苯胺離子和電子傳輸性能更優(yōu)，使通過(guò)電致變色層的電壓損失減小，從而提高了材料的氧化還原活性，降低了電致變色材料過(guò)氧化的可能性。最終使得電致變色

3、材料性能得以改善，工作穩(wěn)定性增強(qiáng)。
　　對(duì)交聯(lián)聚苯胺和支化聚苯胺進(jìn)行電致變色測(cè)試，結(jié)果表明其對(duì)比度分別提升了27％以及49%。在動(dòng)力學(xué)測(cè)試中，分子改性后材料的對(duì)比度分別上升了96%以及158.6%，循環(huán)穩(wěn)定性也大幅度提高。對(duì)其進(jìn)行了熱失重分析，交聯(lián)聚苯胺以及支化聚苯胺在450℃處熱失重分別從67.2%下降到32.6%和65.3%下降到9.0%，材料的穩(wěn)定性得到了提高。采用拉曼光譜、紅外光譜和循環(huán)伏安對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，考