與傳統的導電材料相比較,導電高分子材料具有許多獨特的性能,例如密度小、易加工、耐腐蝕、結構易變、半導體、可大面積成膜以及電導率可在大范圍內調節等特點,顯示出了其廣闊的應用前景。導電高分子材料因其獨特的結構和物理化學性質而在很多方面得到廣泛應用,例如已經在隱身技術、顯示器、電池、電子器件、生物醫藥、傳感器等方面得到廣泛的應用。
導電高分子材料按結構和制備方法可以分成兩類,一類是復合型導電高分子材料,另一類是結構型導電高分子材料。結構型高分子自身具有導電性,其大分子中的共軛鍵可提供導電載流子,聚苯胺即屬于此。
聚苯胺有哪些優勢?
a.原料易得,合成簡單;
b.具有優良的電磁微波吸收性能、電化學性能、化學穩定性及光學性能;
c.獨特的摻雜現象;
d.高的電導率;
e.擁有良好的環境穩定性。
聚苯胺合成方法概述
(1)化學氧化聚合法
(2)電化學聚合法法
(3)乳液聚合法法法
(4)縮合聚合法法法
聚苯胺/聚合物復合材料合成方法
一、共聚法
聚法是采用化學的手段使各物質直接達到結合,共聚后聚合物鏈段得到重組使得制備的聚苯胺復合材料加工性能好。
二、共混法
共混法可以分為兩大類:
一是機械共混法,在操作上簡單且方便實施,但隨之得到的材料的相容性和穩定性就不那么理想;
二是溶液共混法,不同于前者,其制備的材料導電性能和力學性能都較好。
三、表面吸附聚合法
表面吸附聚合法不同于以上兩種方法,在共聚方法上是先通過單體的聚合在本身不帶電的基體形成導電薄膜,制備需要的功能復合材料。
新的方法
本實驗開發了一種新比例的聚苯胺復合方法,具體實驗內容及結論如下:
試劑與儀器
1試劑
試劑:苯胺(二次減壓蒸餾),納米銅粉(分析純),ABS(分析純)
實驗步驟
1.ABS/Cu/PANI復合材料的制備
本實驗采用機械熔融共混法制備ABS/Cu/PANI復合導電材料,以ABS樹脂為基體,將ABS顆粒和聚苯胺粉末以4:6的比例,再加入一定量的納米銅粉,一起倒入雙輥筒煉塑機,170℃下混煉15min后取出,放入平板硫化機中,之后在160℃,20MPa條件下壓制15min,熱壓成型得到ABS/Cu/PANI導電復合材料。
2.電導率測試
將聚苯胺粉末和ABS/Cu/PANI復合導電材料壓制成直徑14mm,厚度0.5mm的模壓圓片,用RTS-1345型全自動四探針測試儀測量其電導率。
結果及討論
納米銅粉加入量對ABS/Cu/PANI復合導電材料導電率的影響。
以HCL:過硫酸銨:苯胺(物質量之比)=2:0.5:1,反應溫度=0℃的條件下合成聚苯胺。將聚苯胺粉末:ABS顆粒=6:4的比例下,通過加入不同量的納米銅粉,來測試納米銅粉的不同加入量對ABS/Cu/PANI導電復合材料的導電性能的影響。
Cu會通過改變聚苯胺鏈的狀態改善電荷在鏈間、鏈內的傳遞來提高電導率。由表可見,ABS/Cu/PANI導電復合材料電導率隨著納米銅粉加入一直增大,但是過多的Cu的加入會影響ABS/Cu/PANI導電復合材料的柔性、溶解性和可加工性等性能。
并且在表中可以看出,當Cu和苯胺的物質量之比由10:1增加到5:1時,復合材料的電導率的增幅不是很大,所以還是物質量之比為10:1時較為合適,既能保證ABS/Cu/PANI導電復合材料的電導率,也能保證其柔性、溶解性、可加工性等性能。
總結
通過查閱大量文獻及書籍資料了解到關于聚苯胺導電材料的知識,其中包括其來源、性質、特點、應用及發展前景等。通過實驗部分了解了聚苯胺的合成方法以及ABS/Cu/PANI復合材料的制備,以及納米銅粉對ABS/Cu/PANI復合材料的電導率的影響。
實驗結論:納米銅粉的加入量與苯胺的物質量之比為10:1時,ABS/Cu/PANI復合材料的電導率達到最大值。
展望
高分子導電復合材料既有優異導電性能,又有良好可加工性,因此備受關注。隨著研究的不斷深入,材料導電性能不斷提高,應用領域不斷拓廣。研究高智能化、性價比高、綜合性能優異的導電高分子材料將是未來的研究的方向。從而更好的造福人類。
參考文獻
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[2]張海鑫,馮振學,韓向艷,雷良才,高分子基導電復合材料研究進展[J].當代化工,2017,5(5):965-968.
[3]陳東紅,虞鑫海,徐永芬.導電高分子材料的研究進展[J].化學與黏合,2012,34(6):61-65.
文章來源:武龍高分子物理學
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原標題:《【科普知識】概述聚苯胺的優勢及合成方法》
以HCL:過硫酸銨:苯胺(物質量之比)=2:0.5:1,反應溫度=0℃的條件下合成聚苯胺。將聚苯胺粉末:ABS顆粒=6:4的比例下,通過加入不同量的納米銅粉,來測試納米銅粉的不同加入量對ABS/Cu/PANI導電復合材料的導電性能的影響。