聚苯胺復合材料性能研究范文

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《遼寧化工雜志》2015年第三期

1結構表征

紅外光譜測試采用美國PerkinElmer公司的SpectrumoneNTS傅里葉變換紅外光譜儀，掃描波數500~4000cm-1；導電性測試經769-YP15A粉末壓片機壓片后，采用廣州四探針科技有限公司的RTS-8型四探針測試儀；熱分析采用北京恒久科學儀器廠的HCT-2型微機差熱天平，升溫速度10℃/min，升溫范圍20~700℃。

2結果與討論

2.1紅外光譜分析紅外譜圖中1a中，828cm-1為苯環中C-C彎曲振動特征吸收峰；1296cm-1，1243cm-1的特征吸收峰分別為連接苯環-醌環，苯環-苯環的N-H伸縮振動吸收峰；1590cm-1處的特征吸收峰為醌環的伸縮振動吸收峰；3414cm-1為N-H伸縮振動特征吸收峰；這與文獻所給出的導電態PANI的各基團的特征吸收峰基本一致，表明確已合成了PANI。

2.2導電性為了測試不同Fe2O3的含量對PANI復合體系導電性能的影響，混合一定量的PANI和Fe2O3，使Fe2O3占復合物總量的10％、20％、30％、40％、50％，得到了PANI/Fe2O3復合體系，如表1所示。從表1可以看出，隨著Fe2O3含量的增加，復合材料的電導率呈現先增加后減小的趨勢。當Fe2O3含量達到20%時，復合體系的電導率達到了最大值。隨后復合體系的電導率隨著Fe2O3含量的進一步增加而下降。對于PANI復合物，其宏觀導電性由聚苯胺的共軛程度和鏈間的堆積方式決定[7]。Fe2O3摻雜量過少時，Fe2O3和PANI不能有效的發生作用。隨著加入量增多，Fe2O3進入PANI晶格，內部互相交聯成網絡，形成導電網絡，而且Fe2O3的加入會提高PANI分子鏈的規整程度，從而提高復合物的導電性能。當摻雜量逐漸增加，超過臨界點（即閾值），過多的摻雜劑破壞了晶格的整體性，這樣也就破壞了導電通路，進而導致復合體系的電導率降低。

2.3熱穩定性圖2中按由上至下的順序為TE線(℃)，TG線(mg)和DTA線(mv/min)。從TG曲線來看，PANI在溫度不太高時熱穩定性很好，在100℃附近的微小失重主要是由吸附在表面的水分子解析過程造成[8]。在150℃附近的熱失重主要是與分子鏈之間的脫氫。當溫度達到250℃時左右，TG線開始明顯下降，這應當主要是聚苯胺的結構熱分解[9]。當溫度達到600℃時，PANI基本完全分解。DTA曲線中峰的面積正比于試樣的質量，在摻雜量為20%時熱穩定性最好，然后隨著含量的繼續增加，熱穩定性逐漸降低。這可能是由于Fe2O3的加入提高PANI分子鏈的規整程度并且鞏固了PANI的晶型結構，使其更完整，這樣增強了其熱穩定性。而隨著Fe2O3含量的增加，PANI的剛性結構受到一定的破壞，整體分子趨于松散化，從而使它的熱穩定性略有所下降，這與前面的電導率變化一致。

3結論

聚苯胺紅外譜圖分析，證明了已合成聚苯胺。復合物的紅外譜圖比本征態的紅外譜圖均有不同程度的向低波方向移動。這可能是由于鐵氧化物的加入使得聚合物大分子鏈上的電子云密度增大，可以看出鐵氧化物的摻雜對聚苯胺起到了一定的作用，但由于作用力小，所以位移效果不明顯。電導率測試證明Fe2O3的加入改善了聚苯胺的電導性能，當Fe2O3含量達到20%時，復合體系的電導率達到了最大值，而且只有在Fe2O3摻雜量適當的時候，才能形成良好的導電網絡并且不破壞聚苯胺的晶格結構。熱分析中表明，聚苯胺在溫度不太高時熱穩定性很好，當溫度達到600℃時，聚苯胺基本完全分解。而經鐵氧化物摻雜后，聚苯胺的熱穩定性得到了一定的改善。而且復合物的熱穩定性變化趨勢基本和電導性能的變化趨勢一致。

作者：宋襄翎張欣李紅單位：沈陽理工大學化工學院東北大學材料冶金學院遼寧省分析科學研究院