模板法氣液相合成聚吡咯及其復(fù)合材料的研究.pdf

1、聚毗咯由于具有電導(dǎo)率高、環(huán)境穩(wěn)定性好、易于合成等特點(diǎn),成為導(dǎo)電高分子材料研究的熱點(diǎn)之一。具有特定形貌的Ppy不但結(jié)構(gòu)規(guī)整性進(jìn)一步提高,而且有其特殊應(yīng)用。因此,在學(xué)術(shù)探索和應(yīng)用前景方面,特定形貌Ppy的研究都制得關(guān)注。
　　 本文采用氣液相原位聚合法,同時(shí)以具有不同性質(zhì)的物質(zhì)為模板,制備出形貌各異的Ppy及其復(fù)合材料。并對(duì)不同反應(yīng)條件及模板類型下產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)、形貌結(jié)構(gòu)、電學(xué)等性能進(jìn)行分析和表征。
　　 以水為反應(yīng)介質(zhì),以

2、FeCl3為氧化劑和摻雜劑,將所有摻雜劑都加入水中,吡咯(Py)單體以蒸氣形式進(jìn)入水相,控制反應(yīng)體系處于0℃,通過(guò)氣液相聚合制備聚吡咯。比較不同反應(yīng)時(shí)間下所得聚吡咯電導(dǎo)率的變化,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)6小時(shí)得到的聚吡咯電導(dǎo)率最好。以0℃,反應(yīng)時(shí)間6小時(shí),FeCl3:Py=2.3:1(mol/mol)為固定條件,又分別加入第二摻雜劑DBSNa/AOT/TSNa,用量為FeCl3:DBSNa/AOT/TSNa=5:1(mol/mol),對(duì)電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性

3、分析表明FeCl3與DBSNa共同作為摻雜劑可以進(jìn)一步提高聚吡咯的電導(dǎo)率和綜合熱性能。同時(shí)改變FeCl3與DBSNa的比例(FeCl3:DBSNa=25:1,15:1,5:1),發(fā)現(xiàn)提高DBSNa的比例,所得聚吡咯的電導(dǎo)率增加,而且所得的聚吡咯形貌也有所變化。
　　 小分子2-蒽-9-基亞甲基-丙二腈(AYM)通過(guò)自組裝可以形成納/微米線,將其在水一醇溶液中自組裝形成硬模板,以FeCl3為氧化劑和摻雜劑,采用相同的氣液相聚合制備

4、出了Ppy與AYM的復(fù)合材料,然后以CH2Cl2為溶劑即可將AYM從復(fù)合材料中溶解出來(lái),實(shí)現(xiàn)了模板的方便脫除,獲得了管狀結(jié)構(gòu)的Ppy。對(duì)Ppy與AYM復(fù)合材料的紅外分析(ATR)結(jié)果顯示復(fù)合材料主要表現(xiàn)為Ppy的特征吸收峰,說(shuō)明AYM已被Ppy包覆。通過(guò)對(duì)Py與AYM不同比例的聚合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Py用量過(guò)低,形成的Ppy不足以包覆AYM而形成連續(xù)的管狀結(jié)構(gòu);Py用量過(guò)高,管狀Ppy上存在大量球粒狀Ppy,表現(xiàn)出毗咯本體聚合的形貌。
　

5、　 將蒙脫土(MMT)分散在含氧化劑和摻雜劑的水溶液中,預(yù)先實(shí)現(xiàn)Fe3+與Na+的離子交換,以同樣的氣液相聚合工藝制備出了MMT/Ppy復(fù)合材料。XRD分析表明隨著聚吡咯含量的增加,MMT的間距逐漸擴(kuò)大,表明Py單體插層進(jìn)入MMT片層中,并在層間發(fā)生原位聚合;SEM觀察顯示MMT/Ppy呈互相分離的片狀形貌,尤其是在加入DBSNa作為第二摻雜劑時(shí),片狀形貌更加明顯,即使采用HF溶液將復(fù)合材料中的MMT蝕刻掉后,得到的聚吡咯仍然保持片狀

6、形貌。這一結(jié)果表明Py在MMT層間的受限空間內(nèi)聚合時(shí),Ppy分子鏈的聚集方式不同于在溶液中自由空間的聚合。Ppy這種不同的聚集方式也使得MMT/Ppy復(fù)合材料的電導(dǎo)率在聚吡咯含量接近50％時(shí)已高于本體Ppy。相同Py用量的MMT/Ppy復(fù)合材料在含有DBSNa時(shí)電導(dǎo)率比僅以FeCl3為摻雜劑的電導(dǎo)率高,而且熱穩(wěn)定性也得到進(jìn)一步改善。
　　 將制備的蒙脫土/聚吡咯復(fù)合材料加入聚氨酯(PU)涂料中共混配制PU-MP復(fù)合涂料。耐化學(xué)品

7、實(shí)驗(yàn)表明,MP的加入能夠促進(jìn)漆膜對(duì)測(cè)試鋼板的耐酸性、耐鹽性、耐鹽霧腐蝕性。PU和PU-MP的耐堿性均表現(xiàn)較差。SEM顯示片狀MP在PU-MP中雖然有部分以單獨(dú)片狀分散,但仍有較多以相互團(tuán)聚的形式存在。
　　 納/微米管Na+的離子交換,以同樣的氣液相聚合工藝制備出了MMT/Ppy復(fù)合材料。XRD分析表明隨著聚吡咯含量的增加,MMT的間距逐漸擴(kuò)大,表明Py單體插層進(jìn)入MMT片層中,并在層間發(fā)生原位聚合;SEM觀察顯示MMT/Ppy

8、呈互相分離的片狀形貌,尤其是在加入DBSNa作為第二摻雜劑時(shí),片狀形貌更加明顯,即使采用HF溶液將復(fù)合材料中的MMT蝕刻掉后,得到的聚吡咯仍然保持片狀形貌。這一結(jié)果表明Py在MMT層間的受限空間內(nèi)聚合時(shí),Ppy分子鏈的聚集方式不同于在溶液中自由空間的聚合。Ppy這種不同的聚集方式也使得MMT/Ppy復(fù)合材料的電導(dǎo)率在聚吡咯含量接近50%時(shí)已高于本體Ppy。相同Py用量的MMT/Ppy復(fù)合材料在含有DBSNa時(shí)電導(dǎo)率比僅以FeCl3為摻雜