界面聚合法制備聚吡咯薄膜及其增長(zhǎng)機(jī)理研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物聚吡咯具有成本低、環(huán)境友好、容量高和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器電極材料、電磁屏蔽和金屬防腐等技術(shù)領(lǐng)域。目前關(guān)于聚吡咯聚合方法的研究很多，但是聚吡咯增長(zhǎng)機(jī)理的研究卻較少。因此探索聚吡咯薄膜的增長(zhǎng)機(jī)理并尋求恰當(dāng)?shù)木酆蠗l件與方法是很有必要的。
　　本文采用界面聚合法制備聚吡咯薄膜，在0℃條件下，引入相轉(zhuǎn)移催化劑(PTC)，通過(guò)對(duì)聚吡咯各項(xiàng)性能的表征，研究界面聚合聚吡咯薄膜水、油兩相增長(zhǎng)機(jī)理，解釋水相典型形態(tài)珊瑚狀聚吡

2、咯的增長(zhǎng)機(jī)理，并針對(duì)聚吡咯在油相的增長(zhǎng)過(guò)程，提出基于缺陷尺寸控制下的成核增長(zhǎng)方式。同時(shí)，添加二元非離子型表面活性劑，改變濃度和配比調(diào)節(jié)相界面表面活性，研究其對(duì)聚吡咯形貌及性能影響。研究表明：
　　吡咯單體在水相中成核并增長(zhǎng)成為顆粒狀聚吡咯之后，由于其密度大于水的密度而小于氯仿，在界面處會(huì)發(fā)生沉積。繼而顆粒在界面發(fā)生二次增長(zhǎng)，出現(xiàn)顆粒之間“橋接”時(shí)，會(huì)在“橋接”之后繼續(xù)進(jìn)行二次增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)顆粒在界面處的“融合”，形成二維網(wǎng)狀的聚吡咯顆

3、粒堆積，并最終成長(zhǎng)為完整的聚吡咯薄膜。近油相一側(cè)，當(dāng)不添加PTC時(shí)，得到的聚吡咯薄膜比較光滑。隨著PTC引入并不斷增加其濃度，聚吡咯薄膜出現(xiàn)清晰的“凸起”結(jié)構(gòu)，進(jìn)而演變?yōu)榕轄罱Y(jié)構(gòu)。當(dāng)PTC通過(guò)兩相界面的“微通道”時(shí)，夾帶氧化劑Fe3+吹入油相形成微泡，繼而誘發(fā)吡咯單體以微泡為軟模板，進(jìn)行聚合；隨著PTC用量增大，囊泡不斷地被吹大，導(dǎo)致破裂，囊泡結(jié)構(gòu)變得不完整，膜表面形成多層結(jié)構(gòu)。
　　二元非離子型表面活性劑復(fù)配，在電化學(xué)性能方面加

4、和增效作用并不突出，但顯著改變了聚吡咯微觀形貌。在親水親油平衡值(HLB)值較低時(shí)，聚吡咯顆粒相互纏結(jié)交織在一起，形成孔洞型三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；隨著HLB值的增加，聚吡咯顆粒變得更加均勻和蓬松，直到形成后來(lái)的類“水藻”結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)配表面活性劑添加量為1.23g/L Span-80和0.77g/L OP-10，體系HLB值為8.0時(shí)，可以獲得具有最佳比電容值(112.57F/g)的聚吡咯膜，其微觀形貌規(guī)整，孔徑較小呈孔洞型三維網(wǎng)狀