聚苯胺接枝共聚改性聚乙烯醇復(fù)合導(dǎo)電材料的制備、微觀形貌及性能.pdf

1、聚苯胺(PANI)具有良好的導(dǎo)電性能和環(huán)境穩(wěn)定性，電性可控，并且合成方法簡單，是一種成本較低的本征型導(dǎo)電高分子，收到了越來越多的關(guān)注，近年來在各種領(lǐng)域廣泛使用。然而，由于其溶解性、加工性能和力學(xué)性能很差，其潛在的應(yīng)用受到了極大的限制，為了提高聚苯胺的物理性能，研究者常將PANI利用其他高聚物的優(yōu)勢來克服PANI自身的缺陷。聚乙烯醇(PVA)是一種分子鏈上含有大量氫鍵的親水性物質(zhì)，力學(xué)強度高，無毒無害且易生物降解，是非常理想的聚苯胺基材。

2、
　　本文選用PVA0588作為基材，以親核取代反應(yīng)為機理，利用PVA分子結(jié)構(gòu)中含有的大量-OH可以作為活性位點，使用環(huán)氧氯丙烷(ECIP)對PVA進行有機修飾，得到了ECIP改性的PVA溶液(ECIP-PVA)。然后以苯胺單體為原料，采用接枝共聚的方法使苯胺單體在ECIP-PVA表面接枝聚合，制備了一系列PVA/PANI復(fù)合導(dǎo)電材料。并分別討論了ECIP含量和PANI含量對PVA/PANI復(fù)合導(dǎo)電材料各項性能的影響，填補了PVA

3、與PANI無化學(xué)共聚的空白，研究表明:PANI成功接枝在ECIP改性的PVA上，形成梳狀高分子。并驗證了，ECIP是PANI的接枝反應(yīng)的活性點，是整個反應(yīng)成功的關(guān)鍵，若ECIP含量過少或PANI用量過多都會使部分苯胺自聚而導(dǎo)致相分離。不同配比的PVA/PANI分散體粒子顯示出不同的形態(tài)。ECIP含量或PANI含量適中時，體系處于非常穩(wěn)定的狀態(tài)。通過此方法制備的PVA/PANI復(fù)合材料相容性好，其熱性能、力學(xué)性能均提高，導(dǎo)電性最高可達到1

4、.02S/cm。
　　為了進一步改善復(fù)合材料的各項性能，以3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(QA)為原料，成功在PVA側(cè)鏈上引入季銨基團，制成陽離子改性聚乙烯醇，然后再使苯胺在PVA側(cè)基上接枝共聚，改變QA含量，制備了一系列QA-PVA/PANI復(fù)合導(dǎo)電材料。研究結(jié)果表明，季銨基團成功占用PVA部分羥基，合成了QA-PVA/PANI復(fù)合導(dǎo)電材料;QA-PVA/PANI的粒徑與ECIP-PVA/PANI相比較小，分散液長時間穩(wěn)定，隨著

5、QA含量的增加分散液粒徑變大、分布變寬，分散液會有不穩(wěn)定現(xiàn)象產(chǎn)生;當(dāng)QA含量不大于30％時，PANI與PVA相容性較好，QA-PVA/PANI分散液更加均一穩(wěn)定;陽離子的引入有利于苯胺的聚合和PVA與PANI之間的相容性，因此QA-PVA/PANI薄膜的熱穩(wěn)定、導(dǎo)電性力學(xué)性能均由于純PVA，表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能、熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性;
　　最終將制備的PVA/PANI復(fù)合材料應(yīng)用于紙張表面，采用表面施膠法制備了CF系列和QCF系列導(dǎo)電

6、紙，對比其與原紙的性能。通過本文的系統(tǒng)研究，得到以下結(jié)論:與原紙相比，導(dǎo)電紙表面附著有許多聚苯胺顆粒構(gòu)成導(dǎo)電通道，并且QCF表面的聚苯胺顆粒明顯多于CF表面;對于QCF系列導(dǎo)電紙，QA含量越多并不能夠在原紙表面吸附越多的聚苯胺，當(dāng)QA含量為20％時，原紙表面附著的PVA/PANI聚合物最多，可以看到均勻連續(xù)密布的聚苯胺顆粒;熱重結(jié)果表明導(dǎo)電紙熱穩(wěn)定性較原紙稍有提高，QCF的熱穩(wěn)定性稍高于CF;QCF系列的導(dǎo)電性由于CF，可達到9×10-