导电聚苯胺_聚醋酸乙烯酯复合膜的合成及特征

第13卷�第1期1999.3沈�阳�化�工�学�院�学�报JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGYVol.13�No.1Mar.1999文章编号:�1004-4639(1999)01-0012-05导电聚苯胺/聚醋酸乙烯酯复合膜的合成及特征*谷雅欣,�王长松,�赵立群(沈阳化工学院高分子材料与工程系,辽宁沈阳110021)摘�要:�以过硫酸铵为氧化剂,盐酸为掺杂剂,采用原位氧化聚合法合成了聚苯胺(PAn)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)复合材料,通过溶液浇铸的方法制成了性能优良的可溶性导电自支撑复合膜,电导率达到10-2S�cm-1;考察各种反应条件对复合膜电导率的影响,获得了最佳聚合反应条件.用扫描电镜和红外光谱对导电复合膜的表面形态及组成进行表征,并进行了环境稳定性的测试.关键词:�聚苯胺;�聚醋酸乙烯酯;�原位氧化聚合;�复合膜;�电导率中图分类号:�O631���文献标识码:�A在众多共轭高分子材料中,聚苯胺以其单体价格低廉、合成工艺简单、导电性能优良、在空气中和热稳定性高等优点倍受人们的关注,已成为导电聚合物领域的前沿[1].尽管聚苯胺存在各种优良的特性,但由于其掺杂态在有机溶剂中的溶解性差且流变性能不良,因而限制了它的大规模应用.为使其易于加工,许多研究者做了大量的工作,如利用功能化质子酸做掺杂剂[2~4]使掺杂态聚苯胺可溶、制备可溶的聚苯胺衍生物[5,6]及制备聚苯胺的共聚物和复合物等.结合聚苯胺的导电性和一些高聚物易加工成型的特性,目前,聚苯胺/聚合物基复合材料的合成研究十分活跃.本研究采用现场原位氧化聚合法使苯胺在聚醋酸乙烯酯的水溶液中进行聚合,获得了性能优良的导电复合膜.1�实验部分1�1�原�料苯胺(An):郑州化学试剂三厂,�过硫酸铵(NH4)2S2O8:沈阳试剂一厂,以上均为分析纯.聚醋酸乙烯酯:自己合成.1�2�导电PAn/PVAc复合膜的制备取一定量的PVAc与盐酸(1mol�L-1)的混合液加入三口瓶中,通N2,电磁搅拌下加入一定量的苯胺单体,搅拌一定时间后,用滴液漏斗缓慢滴加过硫酸胺的水溶液,反应一定时间后,停止反应,将所得混合液用G4漏斗抽滤,用上述盐酸溶液洗涤,得到深墨绿色固体.将其溶于收稿日期:�1998-11-25基金项目:�辽宁省科委重点资助科研项目(94-191)作者简介:�谷雅欣(1969-),女,辽宁盘锦人,助教,硕士,主要从事导电高分子研究.N-甲基吡咯烷酮中,并用离心机除去不溶物,取溶解清液浇铸于模板中,真空干燥一定时间后得到PAn/PVAc导电复合膜.1�3�性能测试1�3�1�电导率的测定将制得的复合膜裁成1�0cm�2�0cm的小条,室温下用标准四探针法测样条电导率.1�3�2�复合膜表面形态测定取掺杂态PAn和PAn/PVAc膜,用日本日立公司的扫描电镜测定.1�3�3�红外光谱测试取待浇膜的溶液涂于KBr片上,烘干溶剂,用日本岛津IR-435型红外光谱仪测试.1�3�4�紫外光谱测试取待浇膜的溶液用N-甲基吡咯烷酮稀释,然后用日本岛津UV-240紫外光谱仪测试.1�3�5�元素分析取复合膜粉末用SQ-201型元素分析仪分析.2�结果与讨论2�1�PAn/PVAc导电复合膜的制备2�1�1�An/PVAc投料比对复合膜电导率的影响由图1可知,随着投料比的增加,复合膜的电导率增大,当An/PVAc投料比从0�4�1增加到0�6�1时,复合膜的电导率提高了一个数量级,继续提高投料比则电导率增加幅度不太大.PAn在复合膜中的含量及其均匀分散程度是影响复合膜电导率的重要因素.当投料比较小时,复合膜中的导电组分PAn的含量较低,不足以形成导电网络,表现为电导率较低;当投料比增大后,复合膜中的导电组分均匀分散度增加,已经能够形成连续的导电通道,这时复合膜表现出较高的电导率;继续提高投料比,复合膜中的导电组分含量相应提高,膜的电导率也会图1�An/PVAc投料比对复合膜电导率的影响反应温度:40�;�反应时间:6h;过硫酸铵�苯胺=2�1(摩尔比)图2�温度对复合膜电导率的影响An�PVAc=0.6�1(质量比);�反应时间:6h过硫酸铵�苯胺=2�1(摩尔比)13第1期���������谷雅欣等:导电聚苯胺/聚醋酸乙烯酯复合膜的合成及特征相应提高,但影响不太大.相反,随着PAn含量的提高,复合膜的柔韧程度下降.2�1�2�反应温度对复合膜电导率的影响由图2可知,40�以下电导率增加较为快些,40�以上电导率缓慢下降.提高温度有利于提高苯胺的聚合反应速率,40�以下聚合反应速率随温度变化更为敏感.提高温度电导率略降,可能是由于较高的温度使聚苯胺分子链的共轭大�键受到破坏而致.2�1�3�反应时间对复合膜电导率的影响由图3可见,当反应时