聚苯胺的合成及表征摘要：本实验采用氧化聚合法，以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，探究投料比、不M类 酸及反应温度这三种因素对聚苯胺合成的影响，及本征态聚苯胺的溶解性影响因素 用红外光谱仪（IR）对聚苯胺氧化态及本征态结构变化进行了测试关键字：聚苯胺合成表征一1八■ > <刖S20世纪70年代后期由于聚乙炔的发现而迅速产生了以共轭高分子为基 础的导电聚合物，聚苯胺就是其中之一80年代，Macdiarmid [1"31等对聚苯胺 （polyaniline, PAn）做Y较为系统的研究相对于其它共轭高分子而言，聚苯 胺原料易得、合成简单、具有较高的导电性和潜在的溶液、熔融加工可能性M） 时还有良好的环境稳定性，在金属防腐涂料、人工肌肉、可充电电池、导电涂 料和导电膜、电磁屏蔽、传感器、抗静电保护、电子仪器和电致发光材料等方 面有着广泛的应用前景因此，一直是导电高分子研究的热点和最受关注的导 电聚合物品种之一化学氧化法制备聚苯胺通常是在酸性介质十，采川水溶性引发剂引发单体 发生氧化聚合本次所用的引发剂主要有（nh4）2s2o8[3化学氧化聚合法合成聚苯胺的反 应大致可分为3个阶段：①链诱导和引发期；②链增长期；③链终止期。
在苯胺的酸性溶 液中加入氧化剂，则苯胺将被氧化为聚苯胺在诱导阶段生成二聚物，然后聚合进入第二阶 段，反应开始自加速，沉淀迅速出现，体系大量放热，进一步加速反应直至终止聚苯胺的 低聚物是吋以溶于水的，因此初始时反应在水溶液中进行苯胺的高聚物不溶于水，因此高 聚物大分了链的继续增长是界i&i反应，反应在聚苯胺沉淀物与水溶液的两相界而上进行此次试验通过对投料比、不类酸及反应温度这三种因素对聚苯胺合成产率的影响聚苯胺分子结构:5]1、实验内容1.1仪器与试剂仪器：恒温磁力搅拌器，TENSOR-27（徳国布鲁克）红外光谱仪，HY-12型压片 机（天津天光光学仪器有限公司），烘干器，表面皿，烧杯，锥形瓶，洗瓶等试剂：苯胺（分析纯，天津博迪化工股份有限公司），过硫酸铵（分析纯，天 津山‘科密欧化学试剂有限公司），硫酸，磷酸，高氯酸，盐酸，氨水，四氢呋喃（分析纯，天津博辿化工股份有限公句），二甲基亚砜（分析纯，广东光华科技股份冇 限公司），N-T基毗咯烷酮，N.N-二甲基甲酰胺（分析纯，广东光华科技股份冇限 公司）二甲苯（分析纯，重庆茂业化学试剂有限公司）1.2聚苯胺的合成取2. 33g苯胺，放入装有lmol/L HC1 （100ml）的恒温磁力搅拌器中，在搅 拌下将氧化剂过硫酸铵l6］ （5.7g+100ml蒸馏水）慢慢滴加到恒温磁力搅拌器中。
反应液由无色慢慢变为浅棕色，继而颜色加深之蓝黑色在20 C条件下反应 24h后，对反应物进行过滤，用100ml乙醇洗反应物，再回收清洗过滤后的乙醇 再用蒸馏水淸洗至滤液pH=6,在85C的条件K干燥得到墨绿色盐酸掺杂态聚苯 胺同样的方法分别在1（TC、17C、25C下反应，得到盐酸掺杂态聚苯胺［2］ 取lg掺杂态聚苯胺经稀氨水溶液浸泡，进行反掺杂，得到本征态聚苯胺取0. lg 本征态聚苯胺于25ml锥形瓶中（平行操作4次）向4个锥形瓶分别加入表四中 的溶剂，放在电动振荡器上振荡一小时，过滤，在85C温度下烘干根据类似的方法我们还探究投料比、酸的种类［7］对合成聚苯胺的影响等试 验1.2. 1投料比对聚苯胺合成产率的影响投料比（苯胺：氧化剂）苯胺聚苯胺（氧化态）合成产率1:1.09. 30g8. 80g94.6%1:1. 29. 30g8. 95g96.2%1:1. 49. 30g8. 32g89. 5%1:1.69. 30g7. 35g79%表1 1.2. 2酸的种类对聚苯胺合成产率的影响酸的种类苯胺/g聚苯胺/g产率/%盐酸4. 653. 1467.53硫酸4.654. 1288.60磷酸4.654 .2390.96高氯酸4.654.290. 32表21.2. 3反应温度对聚苯胺合成产率的影响温度广C苯胺/g聚苯胺/g产率/%10C2.332.0889. 27%17C2.332.0387. 12%20C2.331.9985.41%25C2.331.7675. 54%表31.3聚苯胺的溶解性溶剂溶解度/%四氢呋喃（10ml）15二甲苯（10ml）14二甲基亚砜（10ml）23N, N-二甲基甲酰胺（10ml）11表4盐酸掺杂态聚笨胺的溶解性探究溶剂溶解度/%四氢呋喃（10ml）19二甲苯（10ml）10二甲基亚砜（10ml）25N, N-二甲基甲酰胺（10ml）24N-甲基毗咯烷酮（10ml）32表5本征态聚苯胺的溶解性探究1.4红外光谱（IR）测试本征态聚苯胺红外光谱图06 98 08 【O/OOOUBUMJSUBJHI 93 1021I 3 C06196 9684000 3500 30002500 2000Wavenumber crr>115001000500C:\Program Files\OPUS_65\ME分子的识别.1 陈洪出分子的识别 Instrument type and / or accessory13/11/2013盐酸掺杂态聚苯胺红外光谱图4000350030002500 2000Wavenumber cm-115001000500【％】0)OUBU!LUSUBJ1C:\Program FUgs\OPUS_65\MEAS\M:洪承分 了•的 別.2 M:i共讲分子的识別 Instrument type and / or accessory13/11/2013Page 1/12、结果分析2. 1合成产率分析％通过对上述表1、2、3的数据分析，可得出在此实验中在1(TC的温度下，投 料比(苯胺：氧化剂)为1 : 1，酸为磷酸时的合成产率最高。
2. 2关于溶解性［9］1、 通过对表4中的数裾进行分析得掺杂态聚苯胺的最佳溶剂在此实验中为二 甲亚砜2、 通过对表5中的数据进行分析得本征态聚苯胺的最佳溶剂在此实验中为 N-甲基毗咯烷酮2.3红外光谱(1幻测定［1()1本征态聚苯胺的IR图谱中3435. 92cm—1和1629. 6cm_,9为苯环特征峰, 1630. 14oifl峰是是醌式结构N=Q=N的吸收振动，这个吸收峰的强度比讨以反映聚 苯胺的氧化程度,表征态醒式结构的峰越大，分了•链的氧化程度越高；1383. 94cm 1峰是芳香胺Ar—N的吸收所致；1201. 2601^峰是苯环的面内弯曲振动.与木征态聚苯胺相比，由于掺杂使聚合物分子链中的电子云密度下降，降低 丫原了间的力常数，产生诱导效应，同时由于掺杂作用形成的共轭效应使得基团 的振动频率下降，因此各个吸收峰都向低频方向移动结论在此实验中在10C的温度下，投料比(苯胺：氧化剂)为1 : 1,酸为磷酸 吋的合成产率最高掺杂态聚苯胺的最佳溶剂在此实验中为二甲亚砜，本征态聚 苯胺的最佳溶剂在此实验中为N-甲基毗咯烷酮参考文献[1] Macdiarmid A G, Chiang J C, Huang WS, et al. Protonic acid doping to the metal 1 ic regime[J]. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 1985, 125(6): 309-318.[2] Chiang J C, Macdiarmid AG. Polyaniline： protonic acid doping of the emeraldine form to the metallic rgime[J]. Synthetic Metals, 1986, 13 (1-3): 193-205.[3] Chiang J C, Macdiarmid A G, Polyaniline： A new concept inconducting polymers [J]. Synthetic Metals, 1987, 18(3): 285-290.［4］ Kuzmany II , Sariciftci NS. Tn-situ spectro-electrochemical studies of polyaniline［J］. Synthetic Metals, 1987, 18(3): 353-358.［5］ 丁晓新，王明召.聚苯胺的结构及导电原理［J］化学教学，2013 (2)： 76-77.［6］ 周振涛，刘芳.(NH4>2S2O8体系聚苯胺合成、结构与性能研究［J］华南理工大学(自然科学版)1995,23 (2)： 47-52.［7］ 徐浩，延卫，冯江涛.聚苯胺的合成与聚合机理研究进展［J］化工进展，2008, 27 (10)： 1561-1567.［8】张贵萍，龚克成.聚苯胺的结构与性能［」】高分子材料科学与工程,1993,(3):7.［9】王利祥，王献红.导电聚苯胺的结构、合成、性能和应用［j］高分子学报，2005,10(5)： 655-671 ［10］朱淮武.红外吸收光谱［M］.有机分子结构波谱分析2012： 29-74.。