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1、纯净和掺杂聚苯胺的结构和力学性能的研究Vinodini Shaktawat, N.S. Saxena and Kananbala Sharma Semiconductor and Polymer Science Laboratory, Department of Physics, University of Rajasthan, Jaipur 302055, India; Department of Physics, Jaipur Engineering College, Kukas, Jaipur 303101, India ( Received 29 June 2010; final ve
2、rsion received 21 October 2010) 不同质子酸掺杂的聚苯胺化学合成使用过硫酸铵作为氧化剂。这些样本的扫描电子显微镜的X射线光谱和傅里叶变换红外光谱的特征，都证实了这些样本中存在酸掺杂。复合弹性模量的变化和力学损耗因素已经通过导电聚苯胺颗粒的温度被研究。它已经表明复合弹性模量随温度降低的原因是薄膜的热膨胀。另一方面， tan 增加了特征温度，超越了它显示的对融化的下降趋势。纯净PANI 的相变温度是106.1 ，而用质子酸掺杂的聚苯胺使其转变到更高的温度像137.1 134 138.8 118.3 和 109.7 。关键词：聚苯胺掺杂结构 特征化学性质相变1、 简介近
3、年来，内中含有共轭双键的聚合物备受材料专家的关注，是因为它们的商业应用如能源存储设备，气体传感器，电磁干扰（EMI）屏蔽，静电耗散，有机发光二极管（OLED ）和灵活的显示设备，防腐材料，电致变色材料，和电子导电织物1,2 。这些导电聚合物中聚苯胺和聚吡咯具有更好的应用前景，因为它们合成简便，在不同环境下导电性能稳定。可以预见，如果聚苯胺被压缩成颗粒贮存，它的稳定性会提高（或老化时间会延长） 。即使经过长期贮存这些材料的电学性能和机械性能保持如初，这就表明了聚苯胺材料自身的稳定性。在这项研究中，这些聚苯胺是通过化学氧化聚合而成的，这些小球是用六吨粉末状聚苯胺压缩而成。本研究的主要目的是研究这些
4、导电聚合物的力学性能。此外，导电聚苯胺的机械灵活性和加工性能很重要， 因为这是其作为应用在柔性塑料、可移动电子产品、无静电包装和导电材料方面智能材料的重要指标。并在测试过程中屏蔽电磁辐射，采用动态力学分析仪（DMA ）记录材料的力学性能。2、 材料的制备和实验技术这项研究中准备用 (NH)4S2O8作氧化剂。对于这一点将双蒸苯胺（0.4M）溶解在250mL预冷 HCL （1M ）溶液中的用量是按在0的情况下计算的。现在将硫酸铵水溶液滴加到溶有苯胺的氯化氢溶液中并搅拌。在混合的两小时内应保持溶液的温度在 0. 让反应产生的深绿色沉淀在盐酸溶液中24小时。隔夜后，用蒸馏水和甲醇洗涤沉淀直到沉淀的绿
5、色消失。此聚苯胺盐先用氢氧化钠中和，过滤，彻底清洗（直到 pH到 7） ，在真空条件下干燥，然后用杵将其碾成粉末状，以获得基础聚苯胺。这些绿色聚苯胺通过中和，过滤，彻底清洗，在六十摄氏度真空下干燥八小时又被掺杂了H3PO4 ，HCL,H2SO4 ，H2C2O4 和 CH3COOH(0.4M)，从而获得了掺杂型聚苯胺。 在这项研究中， 质子酸和苯胺 1:1 的摩尔比被优先考虑。 因为当降低聚合反应的温度时， 这种摩尔比产量较高。 大的阴离子会使产量明显增加。聚苯胺在 20和 0酸性介质中的聚合反应产率分别为90和 95是在文献【4】中提到的。3、 描述纯净的和掺杂的聚苯胺表面显微照片如图一所示。
6、纯净的聚苯胺颗粒都是黏连在一起的，粒子间没有空隙，而且它是球形的。纯聚苯胺的显微照片显示样品中有一些空隙，这表明它的结构不是完全紧凑的。但在实验中发现掺杂型聚苯胺表面光滑，它展现出更有序和紧凑的结构。 这增加了样品的致密性。在六吨负荷下，所有样品表明其层状结构是由小的球状结构聚集而成的。形态学研究表明，掺杂型聚苯胺小球相比于纯的聚苯胺小球具有更密集、更紧凑的结构，这提高了它的电学性能， 机械灵活性，稳定性和样品的加工性能。4、 聚苯胺中的电荷传输苯胺的氧化聚合是由单体接受一个自由基阳离子所引发的，通过共振稳定下来，过程如方程式（ 1）所示。根据在文献【 13】 【14】中被广泛接受的机制可知，
7、它被认为是亲电子的自由基阳离子被中性苯胺所取代（方程式2） 。在后续步骤中，二聚体被一个自由基阳离子所氧化，然后与自由基阳离子连接在一起组成被氧化的单体如方程三所示。在后续步骤中如果高分子链进一步被氧化，就被称为pernigraniline，过程如方程四所示。5、 结果与讨论温度和储能模量的关系和随着温度从开始升高到180的模值下降如图5 所示。随着温度从室温升高到50模值略有下降。在室温下，分子紧密压缩，当温度上升时，材料升温膨胀，因此，自由体积增加，自由体积的增加使得局部的连接（伸展和弯曲）和侧链运动。这有助于样品的刚度递减。它也表明了 50以上随着温度的增加，模量急速减小。这表示聚苯胺从橡胶态向非晶态过渡。超过150模量的递减率非常小，这表明，有一个持久性的变化使物质结构和系统有一个稳定的状态。6、 结论形态学研究表明密集和更紧凑的聚苯胺结构，是样品具有更好的机械灵活性，稳定性和加工性能。 相变温度是通过质子酸转变成掺杂型聚苯胺的更高温度。
