木質(zhì)素磺酸鹽與木質(zhì)素磺酸鹽-碳納米管摻雜聚苯胺的合成、表征及性能研究.pdf

1、在導電高分子家族中，聚苯胺(PANI)具有優(yōu)異的物理化學性能，獨特摻雜機制和良好的環(huán)境穩(wěn)定性，而且原料廉價易得、合成工藝簡便，被認為是最有可能實現(xiàn)工業(yè)化應用的導電高分子。但是聚苯胺還是存在著很多缺點，例如結晶性能很差、很難溶解于水和有機溶劑、導電性能很低、也很難熔融、柔韌性不好等等。所以在加工性能上存在著很大的缺陷。為了提高聚苯胺的可加工性能，本文采用木質(zhì)素磺酸鹽為乳化劑和聚合模板，乳液聚合合成具有良好溶解性能和導電性能的聚苯胺。

2、>　　 木質(zhì)素磺酸鹽(LGSs)可以分為三種，木質(zhì)素磺酸鈉(LGS-Na)，木質(zhì)素磺酸鎂(LGS-Mg)和木質(zhì)素磺酸鈣(LGS-Ca)。這三種木質(zhì)素磺酸鹽均很容易溶解于水中。從分子結構上講，他們均包含雙親基團。例如，親水基團磺酸根，疏水基團有碳鏈和酚羥基官能團等。由于三種木質(zhì)素磺酸鹽具有不同的表面性能，所以我們采用三種木質(zhì)素磺酸鹽作為乳化劑和摻雜劑，通過乳液聚合的方法合成導電聚苯胺(PANI/LGSs)。在乳液聚合中，我們提出了LGS

3、s作為乳化劑乳液聚合的機理，我們認為LGSs不僅起著乳化劑的作用，同時也是引導聚合的模板，很好的摻雜聚苯胺。通過FT-IR、Uv-vis、EA證實了LGSs很好的摻雜了PANI。WAXD分析表明LGSs摻雜的聚苯胺是部分結晶的，摻雜后結構變緊密。TGA表明PANI/LGS-Ca的熱穩(wěn)定性最好。PANI/LGSs的電導率比純PANI高出兩個數(shù)量級。其中PANI/LGS-Ca的電導率最高，比純PANI的要高430倍。另外，產(chǎn)物的產(chǎn)率也又所提

4、高。電導測試法得出用LGSs為乳化劑摻雜PANI能很好地提高聚苯胺在有機溶劑中的溶解性，PANI/LGS-Ca能夠很好的溶解在NMP、DMSO、DMF、MEK等有機溶劑中。SEM發(fā)現(xiàn)合成的PANI/LGSs均為納米小球顆粒。
　　 由于LGS-Ca具有較高的表面能，我們采用LGS-Ca作為表面活性劑，通過自組裝的方法對碳納米管(MWNTs)的表面進行非鍵修飾。EA、FT-IR、SEM都證實了LGS-Ca成功的修飾了MWNTs。通

5、過此方法得到的MWNTs-LsCa能夠很好的分散在鹽酸溶液中。同時，MWNTs-LsCa可以作為聚合模板合成高導電性能的聚苯胺。這種非鍵修飾方法有效的避免了MWNTs的團聚現(xiàn)象，我們提出了MWNTs-LsCa作為聚合模板的聚合機理，并且通過EA、FT-IR、Uv-vis證實了MWNTs-LsCa作為摻雜劑摻雜進入聚苯胺。WAXD發(fā)現(xiàn)PANI/MWNTs-LsCa比純PANI結晶取向更好，結晶度有很大的提高。SEM看出合成得到的PANI/

6、MWNTs-LsCa呈現(xiàn)出納米纖維的形態(tài)，直徑約為250nm，MWNTs-LsCa很好的分散在PANI中，并被PANI分子包裹著，我們從聚合機理給出了一定的解釋。PANI/MWNTs-LsCa的溶解性能比純PANI提高很多，在NMP和DMSO中，PAN[/MWNTs-LsCa的溶解度可以達到8g/100mL以上，PANI/MWNTs-LsCa的電導率高達55.427S/cm，是純PANI的279倍，我們提出了這種高電導率的導電機理模型，