聚苯胺復(fù)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(jié)構(gòu)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(shù)500~4000cm-1；導(dǎo)電性測試經(jīng)769-YP15A粉末壓片機(jī)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(xué)儀器廠的HCT-2型微機(jī)差熱天平，升溫速度10℃/min，升溫范圍20~700℃。

2結(jié)果與討論

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

2.2導(dǎo)電性為了測試不同F(xiàn)e2O3的含量對PANI復(fù)合體系導(dǎo)電性能的影響，混合一定量的PANI和Fe2O3，使Fe2O3占復(fù)合物總量的10％、20％、30％、40％、50％，得到了PANI/Fe2O3復(fù)合體系，如表1所示。從表1可以看出，隨著Fe2O3含量的增加，復(fù)合材料的電導(dǎo)率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。當(dāng)Fe2O3含量達(dá)到20%時(shí)，復(fù)合體系的電導(dǎo)率達(dá)到了最大值。隨后復(fù)合體系的電導(dǎo)率隨著Fe2O3含量的進(jìn)一步增加而下降。對于PANI復(fù)合物，其宏觀導(dǎo)電性由聚苯胺的共軛程度和鏈間的堆積方式?jīng)Q定[7]。Fe2O3摻雜量過少時(shí)，F(xiàn)e2O3和PANI不能有效的發(fā)生作用。隨著加入量增多，F(xiàn)e2O3進(jìn)入PANI晶格，內(nèi)部互相交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，而且Fe2O3的加入會提高PANI分子鏈的規(guī)整程度，從而提高復(fù)合物的導(dǎo)電性能。當(dāng)摻雜量逐漸增加，超過臨界點(diǎn)（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(dǎo)電通路，進(jìn)而導(dǎo)致復(fù)合體系的電導(dǎo)率降低。

2.3熱穩(wěn)定性圖2中按由上至下的順序?yàn)門E線(℃)，TG線(mg)和DTA線(mv/min)。從TG曲線來看，PANI在溫度不太高時(shí)熱穩(wěn)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(dāng)溫度達(dá)到250℃時(shí)左右，TG線開始明顯下降，這應(yīng)當(dāng)主要是聚苯胺的結(jié)構(gòu)熱分解[9]。當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，PANI基本完全分解。DTA曲線中峰的面積正比于試樣的質(zhì)量，在摻雜量為20%時(shí)熱穩(wěn)定性最好，然后隨著含量的繼續(xù)增加，熱穩(wěn)定性逐漸降低。這可能是由于Fe2O3的加入提高PANI分子鏈的規(guī)整程度并且鞏固了PANI的晶型結(jié)構(gòu)，使其更完整，這樣增強(qiáng)了其熱穩(wěn)定性。而隨著Fe2O3含量的增加，PANI的剛性結(jié)構(gòu)受到一定的破壞，整體分子趨于松散化，從而使它的熱穩(wěn)定性略有所下降，這與前面的電導(dǎo)率變化一致。

3結(jié)論

聚苯胺紅外譜圖分析，證明了已合成聚苯胺。復(fù)合物的紅外譜圖比本征態(tài)的紅外譜圖均有不同程度的向低波方向移動(dòng)。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(dǎo)率測試證明Fe2O3的加入改善了聚苯胺的電導(dǎo)性能，當(dāng)Fe2O3含量達(dá)到20%時(shí)，復(fù)合體系的電導(dǎo)率達(dá)到了最大值，而且只有在Fe2O3摻雜量適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，才能形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)并且不破壞聚苯胺的晶格結(jié)構(gòu)。熱分析中表明，聚苯胺在溫度不太高時(shí)熱穩(wěn)定性很好，當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，聚苯胺基本完全分解。而經(jīng)鐵氧化物摻雜后，聚苯胺的熱穩(wěn)定性得到了一定的改善。而且復(fù)合物的熱穩(wěn)定性變化趨勢基本和電導(dǎo)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(xué)化工學(xué)院東北大學(xué)材料冶金學(xué)院遼寧省分析科學(xué)研究院