【正文】 I 水溶性導(dǎo)電型涂料的制備及性能研究 摘要 在非極性有機溶劑 — 功能質(zhì)子酸 — 水三相體系中，以十二烷基苯磺酸(DBSA)為乳化劑，十二烷基苯磺酸和鹽酸為摻雜劑，過硫酸銨 (APS)為氧化劑，采用乳液聚合法制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺 (PANI)，研究了摻雜劑配比、氧化劑量、攪拌時間、反應(yīng)溫度對聚苯胺的電導(dǎo)率和溶解度的影響。綜合考慮電導(dǎo)率和溶解度兩者性能，確定最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度 15℃，攪拌時間3 h， n(苯胺 )： n(HCI)： n(DBSA)： n(APS)= : : : ，此時產(chǎn)物的電導(dǎo)率為 3． 95 S cm1，溶解度為 21． 86％。此時的產(chǎn)物在水中有良好的分散性能，能夠與水性高分子樹脂進(jìn)行共混加工。 紅外光譜表明，摻雜態(tài)聚苯胺的特征吸收峰都向低頻方向移動，苯醌結(jié)構(gòu)的吸收峰發(fā)生了較大的變化，這說明聚苯胺的摻雜部位發(fā)生在苯醌結(jié)構(gòu)上；紫外光譜表明，代表苯醌上電子躍遷的峰發(fā)生了明顯的移動。 關(guān)鍵詞 ： 聚苯胺；電導(dǎo)率；溶解度；共摻雜 II Watersoluble conductive coatings Preparation and Properties study Abstract The Watersoluble conductive polyaniline was synthesized by emulsion polymerization， which was carried out in the threephase system of nonpolar solvent， surfactant and water by using dodecylbenzene sulfonic acid as emulsifier， dodecylbenzene sulfonic acid and hydrochlorie acid as codoping agent， ammonium persulfate as initiator． The impacts of codoping agent，ammonium persulfate ， stirring time and reaction temperature on the conductivity and solubility of polyaniline were studied in detail． The results indicated that the properties of polyaniline were differing under different reaction condition． Considered the conductivity and solubility of polyaniline，the optimal reaction conditions were as following： reaction temperature 15℃ ，stirring time 3 h， n(aniline)： n(HCl): n(DBSA): n(APS)=0． 050： 0． 100： 0． 006：0． 050， the conductivity and solubility of product were 3． 95 Scm1 and 21． 86％， respectively． The conductive polyaniline could be processed with watersoluble resin due to its properties， the use field of polyaniline， hence，could be extended． Compared with polyanilinebase， the characteristic absorption bands of III doping polyaniline shifted to low frequency direction in the infrared spectrum． The absorption band of the quinoid had large change due to the doped position is at the quinoid ofpolyaniline． The characteristic absorption bands of quinoid in the doped polyaniline has obvious shift in the UV spectrum． Key words： polyaniline； conductivity； solubility； codoped IV 目 錄 摘要 .............................................. I Abstract .......................................... II 第一章 緒論 ......................................... 1 概 述 ............................................................... 1 導(dǎo)電涂料 ...................................................... 1 水溶性導(dǎo)電型涂料 .............................................. 1 導(dǎo)電型聚苯胺 ....................................................... 2 聚苯胺的結(jié)構(gòu) .................................................. 2 聚苯胺的合成 .................................................. 3 聚苯胺的摻雜 .................................................. 4 導(dǎo)電聚苯胺的導(dǎo)電機理 .......................................... 4 水溶性導(dǎo)電型聚苯胺 ................................................. 6 國內(nèi)外進(jìn)展及研究現(xiàn)狀 .......................................... 6 水溶性導(dǎo)電型聚苯胺的應(yīng)用 ...................................... 7 水溶性導(dǎo)電型聚苯胺發(fā)展趨勢及展望 .............................. 8 國內(nèi)外現(xiàn)今存在的問題 .......................................... 9 選題目的及研究意義 ................................................ 10 第二章 合成實驗研究 .................................. 11 實驗原材料及儀器 .................................................. 11 實驗主要原料 ................................................. 11 實驗主要儀器 ................................................. 12 實驗流程圖 ........................................................ 13 實驗方案 .......................................................... 14 實驗裝置圖 ................................................... 14 實驗步驟 .................................................... 14 V 性能測試與表征 .................................................... 15 水溶性測定 ................................................... 15 電導(dǎo)率 (σ) 測定 .............................................. 15 特性粘度 [η] 測定 ............................................ 15 紅外測定 ..................................................... 15 紫外測定 ..................................................... 15 第三章 結(jié)果與討論 .................................... 16 苯胺與過硫酸銨的配比對聚苯胺性能的影響 ............................ 16 氧化劑過硫酸銨對聚苯胺性能的影響 .................................. 17 氧化劑過硫酸銨的濃度 ......................................... 17 氧化劑過硫酸銨含量 ........................................... 18 十二烷基苯磺酸對聚苯胺性能的影響 .................................. 19 十二烷基苯磺酸（ PSSA）用量的影響 ............................. 19 鹽酸與十二烷基苯磺酸的摩爾比 ................................. 20 反應(yīng)溫度對聚苯胺性能的影響 ........................................ 21 反應(yīng)時間對產(chǎn)物特性的影響 .......................................... 23 聚苯胺的紅外光譜特性分析 .......................................... 23 聚苯胺的紫外光譜特性分析 .......................................... 25 第四章 結(jié)論與展望 .................................... 27 結(jié)論 .............................................................. 27 展望 .............................................................. 27 參考文獻(xiàn) .......................................... 29 致 謝 .......................................... 31 1 第一章 緒論 概述 導(dǎo)電涂料 導(dǎo)電涂料是一種新型特種涂 料， 是涂于高電阻率的高分子材料上，使之具有傳導(dǎo)電流和排除積累靜 電荷能力的特種涂料。與真空濺射、塑料電鍍等獲得導(dǎo)電層的方法相比，導(dǎo)電涂料具有施工方便、設(shè)備簡單、成本低廉、應(yīng)用范圍廣等諸多優(yōu)點。尤其適用于各種復(fù)雜形狀表面的涂覆。 導(dǎo)電涂料按是否添加導(dǎo)電材料可分為本征型與添加型： （ 1） 本征型導(dǎo)電涂料是以導(dǎo)電高聚物為基本成膜物質(zhì)，以高聚物自身的導(dǎo)電功能使涂層帶電。 （ 2）添加型導(dǎo)電涂料是 在絕緣高聚物中添加導(dǎo)電填料，使高聚物具有導(dǎo)電性能。這種導(dǎo)電性能并非高聚物固有的特性，其導(dǎo)電過程靠金屬微粒提供自由電子載流子來實現(xiàn)。 導(dǎo)電涂料通常由樹脂基體、導(dǎo)電填料、助劑和溶劑組成 [1]。 目前，關(guān)于 導(dǎo)電涂料的研究、開發(fā)以及工業(yè)化都集中在添加型導(dǎo)電涂料方面。 本征型導(dǎo)電涂料的探索和研究正處于初步階段 。 離大規(guī)模的生產(chǎn)還有相當(dāng)一段距離。隨著導(dǎo)電涂料開發(fā)品種的日益增加和綜合性能的不斷提高，其應(yīng)用將變得更加廣泛。未來的導(dǎo)電涂料將向著高性價比、環(huán)保型方向發(fā)展。 水溶性導(dǎo)電型涂料 長期以來，聚合物通常作為絕緣 體使用。到 20世紀(jì) 50年代末期，研究人員發(fā)現(xiàn)某些聚合物本身具有導(dǎo)電性。但直到 1976年 ， 美國賓夕法尼亞大學(xué)的 Macdiarmid等報道了不導(dǎo)電的聚乙炔用微量碘摻雜可變成導(dǎo)電聚合物之后，科學(xué)家才對本征型導(dǎo)電聚合物發(fā)生興趣。至今，只有氮化硫可算是純粹的本征型導(dǎo)電材料。其他許多導(dǎo)電聚合物幾乎均需用氧化還原、離子化、電化學(xué)等手段摻雜才具有較高的導(dǎo)電性。 近年來，本征型導(dǎo)電涂