苯胺分散聚合中稳定剂PVP-K90的稳定机理

通过分散聚合,在聚酰亚胺(PI)薄膜表面原位沉积聚苯胺(PANI)制备聚苯胺-聚酰亚胺-聚苯胺(PANI-PI-PANI)复合膜。考察了苯胺分散聚合中,不同空间稳定剂的稳定效果(不同分子量的大分子稳定剂PVP及小分子稳定剂CTAB、Tween-20),初步探讨了大分子稳定剂PVP-K90的稳定机理。实验表明,高分子量PVP-K90可稳定PANI良好成膜,且紫外和红外光谱分析证实PANI膜为掺杂态PANI,膜中不含有稳定剂PVP-K90。低分子量的PVP-K30和两亲性小分子稳定剂不能良好地稳定PANI成膜,稳定作用较差。PVP-K90的稳定作用不仅依据亲水-疏水相互作用和表面能的减少,还可能与高分子量PVP的长链分子结构及与水和苯胺的特殊相互作用有关,可用齐聚物沉淀成核机理解释。     

PANI 在玻璃基体表面的生长成膜过程

采用分散聚合法,在玻璃基体表面原位生长聚苯胺制得高电导率(10-3S/cm)、微纳米级的聚苯胺薄膜.通过扫描电镜、原子力显微镜以及接触角分析研究聚苯胺在玻璃基体表面成膜的驱动力和过程.结果表明:成膜的驱动力是聚合过程中产生的活性中间体与基体间的强吸附力.活性中间体主要是苯胺的二聚体、三聚体等短链小分子,它们与基体问的作用为分子间力作用,属物理吸附.聚苯胺在玻璃基体表面成膜的过程符合吸附生长模式,膜的厚度存在饱和值.     

PI/PANI复合材料的制备与表征

以纳米聚苯胺为电磁波的吸收剂,高强度、耐高温的聚酰亚胺为基体设计与制备了高强度、耐热、质轻、薄和吸收宽的新型纳米复合吸波材料.利用微乳液法,以十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂和掺杂剂,以过硫酸铵(APS)为氧化剂合成了纳米级聚苯胺(PANI).在此基础上,以PANI的NMP溶液为均苯四甲酸二酐(PMDA)与4,4′-二氨基二苯醚(ODA)的聚合场所,室温下,原位聚合出PANI/聚酰胺酸(PAA)复合材料,再经过亚胺化制备出了PANI/PI复合材料.利用XRD表征了聚合物的结晶形态.红外光谱表征了中间体和聚合物.利用场发射扫描电镜发现PANI/PI复合材料呈现海岛结构,PANI像岛屿一样分散在PI的连续相中,两种材料复合并没有破坏各自的结晶形态.利用数字电桥和自制电极表征了不同含量复合材料的损耗性能,当聚苯胺加到3.4%以上时,复合材料的损耗因数提高了,并且随着频率的增大损耗因数直线增大.     

基体表面性质对原位聚合沉积导电聚苯胺薄膜性能的影响

以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,在经十八烷基三氯硅烷(OTS)改性的玻璃表面进行原位聚合,沉积得到导电聚苯胺(PANI)薄膜。采用表面界面张力仪、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)、四探针电导率测试仪及光学显微镜对不同基体表面的接触角、PANI膜的形貌、厚度、结构、导电性及其在亲/憎水表面选择性沉积性能进行测定。结果表明:OTS对玻璃表面的改性促进了聚苯胺的沉积且提高了薄膜厚度,薄膜饱和厚度达到200 nm;缩短了溶液中苯胺分散聚合的诱导期,反应速率增大;与未改性玻璃表面沉积的薄膜相比,改性的玻璃表面得到的聚苯胺薄膜更加细密均匀,聚苯胺颗粒尺寸小,堆积紧密;薄膜的电导率达到7.5×10-3S/cm;OTS改性对基体表面的薄膜生长和溶液中的苯胺聚合具有催化作用。     

原位聚合法制备PANI/PET导电织物及其性能分析

在聚酯纤维基材及其织物表面,原位聚合形成厚度约1~2μm聚苯胺包覆层,制得聚苯胺(PANI)/聚酯(PET)导电织物.PANI层优异的导电性能使之成为有广阔发展前景的柔性电磁屏蔽材料.正交试验分析研究了苯胺单体浓度、氧化剂:苯胺摩尔比、掺杂酸浓度、反应时间对PANI包覆层外观形态、与基体结合牢度以及导电性的影响.实验表明:在经适当前处理的PET基材表面,以苯胺单体浓度为0.25mol/L、氧化剂与苯胺摩尔比为1∶1、掺杂酸浓度0.5 mol/L、反应时间60 min、反应温度为0~20℃时制备的PANI/PET导电织物方阻最小,导电性最好;掺杂酸酸性越强,导电性越好.SEM、FTIR及XRD测试表明涤纶织物表面有均匀连续的聚苯胺膜存在.分析表明聚苯胺分子链中氧化结构与还原结构含量基本相等,说明聚苯胺渗入纤维内部,使纤维无定形区面积增加,结晶度减小.     

纳米纤维聚苯胺膜在不锈钢电极表面的生长过程

研究了脉冲电流法(PGM)聚合苯胺时, 纳米纤维聚苯胺(PANI)膜在不锈钢(SS)电极表面的生长过程. 用计时电位法和扫描电子显微镜(SEM)表征了聚苯胺生长过程的电化学特征和微观形貌; 并通过循环伏安(CV)法研究了苯胺的聚合速率. 结果表明, 聚苯胺的生长经历了两个阶段, 首先是在裸不锈钢电极表面上形成颗粒状聚苯胺, 此时聚合电位约为1.10 V, 经历了30 s后, 电极表面被一层颗粒状聚苯胺膜所覆盖; 在此基础上, 聚苯胺以纳米纤维状结构继续生长, 当颗粒状聚苯胺被纳米纤维状聚苯胺膜完全覆盖时, 聚合电位降至0.75 V左右并保持稳定.     

ZnO-聚苯胺复合膜的制备和性能研究

利用溶胶-凝胶法在Au膜、聚苯胺膜(PANI)和ITO(导电玻璃)基体上制备ZnO纳米微粒膜,初步研究了该微粒膜的形貌,结构和紫外-可见吸收等性质.结果表明,PANI的孔洞结构抑制了ZnO颗粒的团聚,因此,ZnO-PANI复合膜的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱相对于ZnO-Au微粒膜有一定程度的蓝移.光电流谱研究同时表明,ZnO-聚苯胺复合膜有望在光电化学方面得到应用.     

磁场及反应条件对十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺聚合成膜速率的影响

在恒定磁场(0.6 T)条件下, 采用过硫酸铵(APS)为引发剂, 在乳液体系中合成了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PAn). 借助石英晶体微天平(QCM)实时监测苯胺(An)在金电极表面聚合成膜过程, 探讨了磁场、APS浓度、DBSA浓度及反应温度对DBSA掺杂聚苯胺聚合成膜速率的影响. 实验结果表明, PAn在金电极表面的成膜速率随磁场强度的增加而增大; 由反应物浓度与PAn成膜速率的关系, 得出相应的动力学反应级数; 由PAn膜的增长速率与温度的关系, 得到成膜过程的活化能为41.08 kJ/mol. 考察了PAn聚合过程的UV-Vis光谱, 并与QCM所得的结果进行了比较. 结果显示, 在相同时间内, 磁场环境下合成的PAn的吸收强度大于无磁环境下合成的PAn.     

含水状态对细菌纤维素/聚苯胺复合凝胶膜制备及性能的影响

以不同含水量细菌纤维素为模板,苯胺单体为原料原位聚合生成聚苯胺,制备出不同含水量细菌纤维素/聚苯胺(HBC/PANI、LBC/PANI及DBC/PANI)复合凝胶膜,系统研究了细菌纤维素凝胶膜含水量和反应时间对苯胺原位聚合以及复合凝胶膜微观形貌、电学性能和力学性能的影响.扫描电镜照片表明聚苯胺均匀包覆在BC纤维上形成导电网络结构;四探针测试表明聚合时间90 min时导电率最高;低含水量加快了聚合反应速度,提高了复合凝胶膜的电导率,而完全干燥则使电导率降低;交流阻抗测试也表明低含水量可以明显提高材料的离子导电性;力学性能测试结果表明了BC/PANI复合凝胶膜具有良好的机械性能,抗拉强度可达0.21 MPa,同时低含水量不会降低复合凝胶膜的力学性能.     

SIS-PAn导电橡胶复合物的制备和性能

用原位聚合方法在SIS（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物）橡胶基体中合成聚苯胺（PAn），可形成均匀复合的SIS－PAn导电橡胶膜．成膜后紧朝玻璃的膜面导电，而朝向空气的膜面却绝缘．膜中PAn的含量只有5．8％（质量分数）或An／SIS的投料比为0.2时，导电复合物膜的表面电阻和导电率即可分别达到300Ω／□和0.07S·cm~(－1)分析了制备条件，包括PAn含量、酸量、氧化剂用量、表面活性剂用量、交联剂用量和模具材料等因素对SIS－PAn复合物导电性能的影响．     

聚苯胺-TCNQ复合薄膜的微观结构与电学特性

聚苯胺 (ＰＡＮＩ)作为高聚物材料 ,具有稳定性好 ,易于合成等优点．它在化学传感器、显示器、光化学电池等光电器件上有着许多潜在的应用前景．目前导电聚苯胺材料的合成、薄膜的制备与表征正在受到人们的重视．由于聚苯胺很难溶于一般的有机溶剂 ,用化学方法通过聚合物溶液用旋涂或自组装的方法成膜具有很大的局限性 ,特别是不易得到实用化的薄膜产物．而用真空蒸发沉积方法制备聚苯胺薄膜却有成膜质量高、易于控制 ,能很好与电子及微电子加工工艺相接轨等优点［１ -３］．国外已有一些关于真空蒸发沉积聚苯胺薄膜的研究报导［２ -５］,但…     

TiO_2聚苯胺复合膜的光电化学

利用电化学方法制备了TiO2 聚苯胺 (PANI)复合膜 .该膜具有比TiO2 或PANI膜更宽的吸收谱区 ,并且不同于利用聚苯胺光敏化的TiO2 膜 ,表现为两者复合材料膜的性质 .扫描电镜图表明 ,TiO2 微粒不完全覆盖着PANI膜 .根据TiO2 微粒光电流谱带的阈值能可得复盖在部分氧化态聚苯胺膜上的TiO2 微粒的禁带宽度为 3.0eV .部分氧化态聚苯胺膜的光电流谱遵循Fowler定律 ( 1/2 ～hυ成线性 ) .通过Fowler图得出部分氧化态聚苯胺的绝缘母体禁带宽度为 3.33eV ,并证实该绝缘母体为还原态聚苯胺 .从Mott Schottky图得到在 0 .0 5mol/LK3Fe(CN) 6 /K4 Fe(CN) 6 溶液中 (pH =8.52 )部分氧化态聚苯胺的平带电位为 0 .13V ,掺杂浓度为 5.3× 10 18cm- 3;TiO2 PANI复合膜的平带电位为 - 0 .6 5V ,掺杂浓度为 9.1× 10 19cm- 3.解释了TiO2 PANI复合膜的光电化学过程并描绘出其能带图 .利用TiO2 PANI复合膜能够有效地光降解苯酚溶液 .     

掺杂态聚苯胺蜂窝状有序多孔薄膜的制备及形成机制的探讨

近年来,由于微米、亚微米及纳米级有序多孔结构薄膜可以用于催化、生物培养基材、分离或吸附介质、光子晶体等诸多方面从而引起了科学家们极大的研究兴趣^[1～6].微制作是使材料表面具有新性能的重要手段,激光刻蚀及其相关技术已经被应用于不同表面的微图案化和微器件的制作^[7],另外,还可通过自组装技术进行多孔薄膜的制备^[8,9].Francois等^[10]于1994年首次提出了水辅助方法(Water-A ssisted Fab-rication),即在高湿度的环境下,以冷凝水滴为模板,在固体基片上制备了孔径分布均一,排列紧密的蜂窝状有序多孔薄膜.继而人们对此方法做了进一步的研究,不仅突破了最初的聚苯乙烯及其共聚物体系^[10～13],而且使用双亲共聚物^[14]、聚离子复合物^[15]和TiO₂前驱体的混合物^[16]等成功地获得了蜂窝状有序多孔薄膜,同时系统地研究了成膜体系及成膜条件对形成蜂窝状有序多孔薄膜的影响,并对形成机制进行了探讨.聚苯胺是典型的导电高分子,有关聚苯胺有序多孔结构薄膜的研究已有报道^[17～19].本文采用水辅助方法,在高湿度环境下,使用4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)为成膜材料,制备了双层蜂窝状有序多孔薄膜,并通过原子力显微镜(A FM)对薄膜的形貌和电学性质进行了表征.同时在已有成膜机制的基础上,提出了该双层蜂窝状有序多孔薄膜的形成机制.     

掺杂态聚苯胺LB膜的制备与性质

掺杂樟脑磺酸的聚苯胺在纯水表面可以形成稳定的单分子层,采用Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ技术可以将其较好地转移到氟化 基片上制成薄膜,对其ＬＢ膜的红外和紫外－可见－近红外光谱研究表明,在膜的压缩或转移过程中有少量的樟脑磺酸分子发生脱掺杂的现象,并且该ＬＢ膜在室温下对乙醇有较好的气敏性。     

An Electrochemical Study on the Corrosion Inhibition of Stainless Steel by Polyaniline Film

Polyaniline(PANI)film was electrosynthesized on 304 stainless steel by cyclic voltammetry using aqueous oxalic acid as supporting electrolyte.The potential sweep rates were changed to achieve the PANI film with different thickness and structures.Protective properties of the PANI film for corrosion of stainless steel in 3% NaC1 aqueous solution were investigated by monitoring potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).The results showed that the PANI film which was formed with lower sweep rate led to more positive shift of corrosion potential and greater charge transfer resistance,reflecting higher inhibition for corrosion of the stainless steel.     

乳液聚合中聚苯胺膜形成的动力学研究

以(NH4)2S2O8(APS)为氧化剂,十二烷基苯磺酸(DBSA)同时为乳化剂和掺杂剂,采用乳液聚合方法制备聚苯胺膜(PANIfilm),用石英晶体微天平(QCM)实时监测聚苯胺膜的形成过程,并对其动力学过程进行研究.结果表明,聚苯胺成膜反应对APS是0.5级,对苯胺是1级,聚苯胺膜增长速率随温度的升高而增加,而聚苯胺膜的最终沉积量却减小,表观活化能Ea=41.15kJ/mol,与均相溶液聚合成膜法的结果相近;随着DBSA浓度的增加,聚苯胺膜增长速率减小,而最终的沉积量增大.     

氧化石墨掺杂的电化学活性自支撑聚苯胺膜

以氧化石墨（GO）为掺杂剂和模板,采用化学原位聚合法并通过调节苯胺单体和氧化石墨的质量比,合成了层状结构的聚苯胺/氧化石墨(PANI/GO)层状结构的自支撑膜。SEM和XRD研究表明,当苯胺单体与GO的质量比为67:1时,PANI/GO复合材料具有层间距~1.36 nm的层状结构,证实 GO的模板功能。XPS和FTIR研究表明PANI/GO复合材料中的典型的聚苯胺的掺杂态,进一步证实GO的掺杂功能。此外,电化学和热失重测量表明PANI/GO层状结构的自支撑膜呈现良好的热稳定性和高电化学活性.     

层层自组装原位聚合聚苯胺复合膜成膜机理研究

从苯胺单体出发, 通过原位聚合、现场掺杂以及基于静电力的层层自组装制备了聚苯胺复合膜. 通过苯胺活性溶液的温度及颜色变化跟踪聚合反应进程, 同时考察不同聚合反应阶段所得聚苯胺复合膜的紫外-可见吸收, 并进一步探讨聚苯胺复合膜的成膜机理. 研究表明, 成膜机制是由聚合反应初始阶段的苯胺阳离子或苯胺阳离子自由基通过静电作用快速吸附到负电性的基片表面, 形成均匀的聚合中心, 链增长生成聚苯胺; 该聚苯胺在酸性条件下经现场掺杂显电正性, 可吸附电负性的聚苯乙烯磺酸钠(PSS), 以此循环层层组装得到多层聚苯胺复合膜.     

Influence of the magnitude and direction of electric field on the transport and growth property of deposited polyaniline films

Polyaniline (PANI) films were deposited by electrochemical polymerization of aniline monomer on a fluorine-doped glass substrate at room temperature under different electric field directions. The as-synthesized PANI films obtained at different growth cycles were characterized by AC impedance spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). The results revealed that the film morphology, transport kinetics, and electrical properties are strongly dependent on the electric field direction and magnitude of the applied field during electropolymerization. The SEM morphology and AC impedance (modulus spectroscopy) indicate that a more homogeneous, high-porous, and conducting PANI film is induced by horizontal electric field direction (HEFD) electrodeposition, whereas the modulus spectroscopy of the PANI film deposited by vertical electric field direction (VEFD) reveals that VEFD deposition favours two-dimensional growth of PANI. The obtained polymer is more of dielectric in nature due to preferable dendritic growth which is supported by SEM analysis.