恒定磁場(chǎng)中聚苯胺聚合成膜動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、作為最具商業(yè)價(jià)值的導(dǎo)電高分子材料之一，聚苯胺(PANI)經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜后，能迅速并可逆地從絕緣態(tài)變成導(dǎo)電態(tài)。但是，聚苯胺不溶不熔的特點(diǎn)使得其可加工性較差，因此極大地限制了它的實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)也制約了對(duì)其動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究。有研究表明，對(duì)PANI進(jìn)行有機(jī)磺酸摻雜可以改善摻雜態(tài)PANI的溶解性，但仍難以使其溶解性得到根本改善。因此，目前尚缺少對(duì)PANI聚合或其成膜動(dòng)力學(xué)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)的方法和手段。
　　 磁場(chǎng)對(duì)自由基類(lèi)的化學(xué)反應(yīng)有顯著

2、的影響。如今，在苯胺的聚合過(guò)程中引入外加磁場(chǎng)，研究磁場(chǎng)對(duì)PANI顆粒形貌及性能的影響，已成為其合成研究的熱點(diǎn)。
　　 本論文采用石英晶體微天平(QCM)技術(shù)，研究了磁場(chǎng)環(huán)境中苯胺在乳液體系以及溶液體系中聚合成膜的動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明：
　　 (1)苯胺(An)在有磁(0.6T)、無(wú)磁條件下乳液聚合成膜，具有相同的反應(yīng)級(jí)數(shù)：對(duì)過(guò)硫酸銨(APS)均為0.5級(jí)，對(duì)An均為1級(jí)，對(duì)十二烷基苯磺酸(DBSA)均為0.5級(jí)，總反應(yīng)級(jí)

3、數(shù)是2級(jí)。表明磁場(chǎng)的引入并沒(méi)有改變聚合反應(yīng)的機(jī)理，而只是通過(guò)改變自由基反應(yīng)中電子的自旋，使得三重態(tài)的自由基發(fā)生能級(jí)分裂，阻止了系間三重態(tài)向單重態(tài)的躍遷，最終，起主要引發(fā)作用的三重態(tài)自由基在磁場(chǎng)作用下不斷增多，提高了自由基的引發(fā)效率，進(jìn)而導(dǎo)致聚合反應(yīng)速率的增大。在288K～303K溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快。但產(chǎn)量隨溫度的升高而降低。有磁、無(wú)磁條件下，聚合成膜的表觀活化能分別為40.40kJ/mol，41.61kJ/mol。采

4、用UV-Vis光譜對(duì)0.6T磁場(chǎng)和無(wú)磁環(huán)境中聚合反應(yīng)的過(guò)程進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，在相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)作用下合成的PANI其吸收峰強(qiáng)度比無(wú)磁場(chǎng)作用下合成的要強(qiáng)，這也進(jìn)一步說(shuō)明：在磁場(chǎng)環(huán)境中合成PANI的速率比無(wú)磁條件下要快。
　　 (2)與無(wú)磁條件下相比，苯胺在均相溶液中和0.4T磁場(chǎng)條件下進(jìn)行聚合的反應(yīng)速率更快。同時(shí)也具有與無(wú)磁條件下相同的成膜級(jí)數(shù)：對(duì)APS均為0.5級(jí)，對(duì)An均為1級(jí)，總反應(yīng)級(jí)數(shù)是1.5級(jí)。這表明外加磁場(chǎng)并沒(méi)