复合酸掺杂PVA_PANI_Ag复合膜的电化学制备及性能研究

第２５卷第１０期中国塑料Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１０２０１１年１０月ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＯｃｔ．２０１１复合酸掺杂ＰＶＡ／ＰＡＮＩ／Ａｇ复合膜的电化学制备及性能研究邓姝皓１，２，王玉１，２（１．中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３；２．有色金属教育部重点实验室，湖南长沙４１００８３）摘要：采用电化学方法制备了硫酸（Ｈ２ＳＯ４）和磺基水杨酸酸（ＳＳＡ）共掺杂的导电聚乙烯醇／聚苯胺（ＰＶＡ／ＰＡＮＩ）复合膜，采用正交设计法优化工艺条件，研究了沉积银电流密度和时间、拉伸对复合膜电导的影响。采用红外光谱、Ｘ射线衍射、扫描电镜对复合膜进行表征。结果表明，最佳条件下获得的ＰＶＡ／ＰＡＮＩ复合膜电导率为２２．７２Ｓ／ｃｍ；在此复合膜上以５０ｍＡ／ｃｍ２沉积２ｍｉｎ银可使复合膜的电导显著提高到１２５０Ｓ／ｃｍ；对２种复合膜进行适当的拉伸可使其电导率分别提高２０．７４％和１８．０４％。复合膜有一定程度的结晶，经拉伸后其结晶度有所提高。关键词：聚乙烯醇；聚苯胺；银；电化学聚合；复合膜；电导率；拉伸中图分类号：ＴＱ３２４．３文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－９２７８（２０１１）１０－００３８－０６ＳｔｕｄｙｏｎＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）／Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／ＡｇＣｏｍｐｏｓｉｔｅＦｉｌｍｓＣｏ－ｄｏｐｅｄｗｉｔｈＭｉｘｅｄＡｃｉｄｓＤＥＮＧＳｈｕｈａｏ１，２，ＷＡＮＧＹｕ１，２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ（ＰＡＮＩ）ｆｉｌｍｓｃｏ－ｄｏｐｅｄｗｉｔｈｓｕｌｆｏｓａｌｉｃｙｌｉｃａｃｉｄ（ＳＳＡ）ａｎｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄ（Ｈ２ＳＯ４）ｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｏｎａｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）（ＰＶＡ）ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｆｉｌｍ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｗａｓｆｏｕｎｄｔｈｒｏｕｇｈａｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄｅｐｏｓｉｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｉｍｅｏｆｓｉｌｖｅｒ（Ａｇ）ａｎｄｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｏｎｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓｗｅｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＩＲ，ＸＲＤａｎｄＳＥＭ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＶＡ／ＰＡＮＩｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗａｓ２２．７２Ｓ／ｃｍ．ＤｅｐｏｓｉｔｅｄＡｇｂｙｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｆ５０ｍＡ／ｃｍ２ｆｏｒ２ｍｉｎｉｎｔｏｐｒｉｏｒｆｉｌｍｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ，ｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏ１２５０Ｓ／ｃｍｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．ＡｐｐｌｙｉｎｇａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｔｏＰＶＡ／ＰＡＮＩａｎｄＰＶＡ／ＰＡＮＩ／Ａｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓ，ｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｃｏｕｌｄｂｅｅｎｈａｎｃｅｄｂｙ２０．７４％ａｎｄ１８．０４％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）；ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ；ｓｉｌｖｅｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ０前言ＰＡＮＩ具有优异的导电性、氧化还原特性，在空气收稿日期：２０１１－０７－０９联系人，ｄｅｎｇｗｅｉｈｕａｄｉ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ中稳定且价廉易得，是当今导电聚合物研究的热点之一［１－３］。本征态ＰＡＮＩ的电导率只有１０－１０Ｓ／ｃｍ，须经掺杂后才能使电导率达到１０－３～１０２Ｓ／ｃｍ。导电ＰＡＮＩ可通过化学法或电化学聚合法合成，其中化学聚合法是先通过氧化剂将苯胺氧化，再经掺杂得到导电ＰＡＮＩ，产物多为粉末状，溶解或熔融性较差，难以加２０１１年１０月中国塑料·３９·工；电化学聚合法是在电场作用下将含有苯胺和掺杂剂的溶液进行氧化聚合，可在电极表面直接获得导电ＰＡＮＩ［４］。