导电聚苯胺/橡胶复合材料的研究进展

聚苯胺是一种结构型导电高分子,因其特殊的结构和优异的物理化学性能,使它在二次电池、金属防腐、传感器、电容器、电磁屏蔽及抗静电等领域有着广泛而深入的应用前景。本文概述了导电聚苯胺的结构和特性,主要综述了聚苯胺/橡胶基复合材料的制备方法。其制备方法主要有共混法和聚合法,共混法主要有机械熔融共混法、溶液共混法和乳液共混法;聚合法主要包括电化学聚合、原位乳液聚合法、吸附聚合法等,总结了聚苯胺/橡胶基复合材料的研究情况及发展应用。     

共轭聚合物复合材料的结构和性能

对聚苯胺、聚吡啶等共轭聚合物与非导电聚合物材料的复合体系的结构和性能进行了综述。不同方法制备的复合材料在结构和性能上各有特点。一般共轭聚合物与非导电高分子材料相容性差、尤其是低极性高分了。     

染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨复合对电极的制备与性能研究

引入一种具有网状结构的导电聚苯胺为催化材料,以导电石墨为填充材料,并对其共混后丝网印刷在FTO导电面上,制备了聚苯胺/石墨复合对电极.主要解决对电极催化活性和导电特性不能有效兼顾,制作工艺复杂的问题.扫描电镜(SEM)结果表示,通过二者简单的共混后,导电聚苯胺的网状结构依然存在,石墨的加入有效填充了聚苯胺之间的空隙,在不影响原来催化活性的基础上增强了对电极的导电性.利用循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)对复合对电极的催化和导电特性进行研究.对该复合对电极组装成的DSSCs进行光电性能测试,结果表明,当石墨的质量分数达到10%时,基于聚苯胺/石墨复合对电极组装成DSSCs的光电转换效率达到了8.5%,为同等条件下传统Pt电极的123%.     

水基导电聚苯胺及其复合材料

由于对离子诱导掺杂技术的发展,聚苯胺在有机溶剂中的加工问题已经得到解决,但日益增长的环保要求使得聚苯胺的水系加工倍受关注.本文通过分析聚苯胺水系加工的研究进展,认为从水溶性导电聚苯胺向水分散性导电聚苯胺转变是未来水基导电聚苯胺的主要发展趋势,水基导电聚苯胺复合材料是解决聚苯胺实际应用问题的主要形式.     

超级电容器石墨烯-聚苯胺复合材料的研究进展

超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长和维护成本低的特点,在电动车动力电池领域具有潜在的应用前景。超级电容器性能主要由其电极材料所决定。聚苯胺易合成、理论比容量高,而且导电性能优异,作为超级电容器电极材料有很高的应用价值。但是,在长期使用过程中,它的体积容易发生膨胀或收缩,循环寿命差。为了解决这个问题,将聚苯胺与石墨烯复合可以扬长避短,充分利用两者之间的协同效应,赋予复合材料优异电化学电容性能。本文综述了超级电容器用石墨烯-聚苯胺复合材料的制备方法,包括原位聚合法、油水界面合成法、电化学合成法、层层自组装法等;提出了三维网状石墨烯和对石墨烯-聚苯胺复合材料进行改性来提高复合材料的电化学电容性能的思路。     

石墨烯/聚苯胺复合材料在超级电容器中的研究进展

聚苯胺理论比容量高,具有优良的导电性能,是理想的超级电容器电极材料。但是,在长期的充放电过程中容易发生体积的收缩与膨胀,循环寿命差。同时,石墨烯由于具有高的理论比表面积,被广泛用作超级电容器电极材料。将聚苯胺与石墨烯复合,利用二者的协同作用,使复合材料具有优异的电化学性能。本文综述了石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法以及近年来在超级电容器领域的主要研究成果,并就其目前存在的主要问题进行了讨论,最后对石墨烯/聚苯胺复合材料的前景进行了展望。     

超级电容器用石墨烯-聚苯胺复合材料的研究进展

超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长和维护成本低的特点,在电动车动力电池领域具有潜在的应用前景。超级电容器性能主要由其电极材料所决定。聚苯胺易合成、理论比容量高,而且导电性能优异,作为超级电容器电极材料有很高的应用价值。但是,在长期使用过程中,它的体积容易发生膨胀或收缩,循环寿命差。为了解决这个问题,将聚苯胺与石墨烯复合可以扬长避短,充分利用两者之间的协同效应,赋予复合材料优异电化学电容性能。本文综述了超级电容器用石墨烯-聚苯胺复合材料的制备方法,包括原位聚合法、油水界面合成法、电化学合成法、层层自组装法等;提出了三维网状石墨烯和对石墨烯-聚苯胺复合材料进行改性来提高复合材料的电化学电容性能的思路。     

碳酸钙/镍复合导电材料的原位合成及其抗静电性能

利用胶棉膜作为活性模板,制备出方解石型碳酸钙组装球,在其表面上将镍进行原位还原反应,首次成功获得了碳酸钙/镍复合导电材料,通过TEM、XRD、FT-IR和TG-DTA等测试技术对产物结构及性能进行了表征,并将产物应用于抗静电领域,制备成的抗静电涂料与用纯镍粉制备的涂料具有同等抗静电性能(电阻率为1.2×106 Ω·cm),并可以节省60%的镍。 该复合材料在导电和抗静电等领域具有应用前景,能够节省对镍的消耗。     

聚合物基纳米复合材料结构设计与电磁屏蔽性能研究

聚合物纳米复合材料以其质量轻、易加工成型、耐化学腐蚀等优秀特性成为电磁屏蔽材料的研究热点.复合材料的导电性是影响电磁屏蔽性能的关键因素,而聚合物基体中导电网络结构则决定了材料内部的电子传输效率,从而在很大程度上决定材料导电性能.合理的结构设计可以解决纳米填料在基体中易团聚、难分散的问题,实现低渗滤阈值、高导电性能/电磁屏蔽与多功能化的统一.我们围绕聚合物纳米复合材料的关键科学问题展开研究,取得一些创新性研究成果:(1)通过填料/基体界面调控,实现复合材料连续导电网络的构筑,制备系列低渗滤阈值聚合物导电复合材料;(2)发展三维导电结构预先构筑新方法,制备出高效导电网络,实现电磁屏蔽复合材料结构功能一体化设计与制备;(3)提出构建多界面结构策略,实现聚合物电磁屏蔽复合材料的轻量化设计.本专论针对我们研究成果进行总结,并对高性能电磁屏蔽纳米复合材料的发展前景进行展望.     

含聚苯胺类锂离子电池复合电极材料研究进展

聚苯胺是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一,具有特殊的电学、光学性能,在电子工业、信息工程、国防工程等的应用开发进行了深入研究。聚苯胺经掺杂后可形成P型和N型导电态,这种掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆,而掺杂度受pH值和电位等因素的影响,且电化学活性同比传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性能,因此有关在设计聚苯胺参与锂电池电极复合材料的研究也越来越受到重视。本文综述了不同结构聚苯胺锂离子电池复合材料的制备方法,并着重介绍了聚苯胺基复合材料锂离子电池等领域研究的电化学性能,最后展望了聚苯胺基复合材料的应用前景。     

TiO2纳米微粒对聚苯胺性能的影响

纳米微粒具有量子尺寸效应, 其光、电、声及磁等方面的性能与常规材料有显著的不同, 其中以TiO2纳米微粒的电荷载体、光电活性中心、光学微腔和光电特性等特征[1,2]尤为引人注目. 导电聚合物的纳米复合材料是纳米材料的研究热点之一, 在导电材料、电流体和高密度信息存储材料等方面具有良好的应用前景[3]. 在导电聚合物中, 聚苯胺(PANI)因其具有较高的电导率, 原料便宜, 稳定性好而成为目前最有希望获得实际应用的导电聚合物[4～6]. 将纳米微粒和PANI制成复合材料, 其光电性能等与PANI相比均有所改变. 目前已相继有PANI-ZrO2, PANI-MnO2, PANI-SiO2纳米复合材料的报道[7,8], 而有关PANI-TiO2研究工作尚少见报道. 本文制备了PANI-TiO2纳米复合材料, 通过红外光谱、紫外可见光谱及透射电镜等探讨了复合材料的微结构及性能.     

主链含偶氮电活性聚酰胺材料的合成与性质

社会的发展和科技的进步不断对材料提出新的要求,功能材料已经成为新的研究热点,因此设计和研究高分子材料的多功能一体化具有重要的科学和现实意义。作为功能高分子材料的一种,聚苯胺因具有原料廉价、制备简便、环境稳定性好等一系列优点,以及特殊的光学、电学、磁学性质等而成为最具应用潜力的导电高分子材料[1-4]。然而聚苯胺结构上的缺陷和不溶不熔的现象,阻碍了人们对聚苯胺的微观研究和加工应用[5,6]。苯胺齐聚物具有明确的分子结构和良好的溶解性,同时光学和电学性质与聚苯胺十分相似[7,8],基本具备了成为聚苯胺替代者的条件,仅由于缺乏良好的机械性能和环境稳定性而发展受到限制。因此我们从分子设计入手,采用氧化偶联聚合方法,将苯胺齐聚物链段和具有光致异构特性的偶氮苯基团同时引入到具有良好综合性能的聚酰胺主链中,制备出一种兼具光活性和电活性的多功能聚合物材料。     

浸润性可调的导电聚苯胺/聚丙烯腈同轴纳米纤维

聚苯胺(PANI)因其具有可调的导电性、优异的化学稳定性、简单的制备方法等特点, 在化学电源、抗静电涂层、电磁屏蔽材料、抗腐蚀、传感器等领域具有广泛的应用前景[^1~4]. 由于聚苯胺的刚性分子链使得聚苯胺几乎不溶不熔, 难以加工应用, 因此, 将导电聚合物直接制成纳米纤维一直是合成纤维界所希望的目标之一. 此外, 由于材料尺度的减小, 使纳米材料的表面与界面性质,尤其是表面浸润性变得更为突出.浸润性是固体表面的重要特征之一, 它主要由表面的化学组成和微观结构共同决定^[5,6]. 可调的浸润性在超疏水材料、药物传输、仿生材料和微流体等领域具有重要的应用价值^[7~10] , 引起人们广泛关注.     

聚苯胺/碳化钨导电复合材料的合成

以苯胺和过硫酸胺为原料,采用原位聚合方法合成了聚苯胺/碳化钨(PANI/WC)导电复合材料。研究了反应体系中碳化钨的含量对复合材料电导率的影响,确定了较佳的聚合条件,并且通过FT-IR、XRD、XPS和DSC-TGA等手段对复合材料的结构和性能进行了表征和分析。结果表明:碳化钨(WC)的加入提高了聚苯胺的电子导电性能,复合材料中聚苯胺组分为无定型,WC的晶型在反应前后并未发生变化,复合材料的热稳定性好并且质子化程度更高。     

原位聚合法制备聚酰胺/聚苯胺复合导电纤维

研究了原位聚合法制备聚酰胺/聚苯胺导电纤维,并对制备的复合纤维进行红外及光学显微镜测试,结果表明聚苯胺与纤维成功复合。对制备的复合纤维进行电导率测试,采用控制单一变量法探讨了苯胺单体在不同的条件下聚合对纤维电导率的影响,并讨论了反应温度对聚合过程和电导率的影响,得出最佳的工艺条件为:纤维经30%的甲酸溶液预处理20min,苯胺单体浓度为0.8M,氧化剂过硫酸铵浓度为1M,掺杂酸为盐酸,浓度为0.8M,冰水浴条件,反应时间为4h,得到的聚酰胺/聚苯胺导电纤维的电导率为3.7S/m。     

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.     

聚苯胺改性技术的研究新进展

导电聚合物由于有很大的应用前景而引起了很多研究者的兴趣。在导电聚合物中,聚苯胺由于具有很高的导电性、热稳定性、容易制备等性质而受到了格外的关注。但是聚苯胺同样有缺点,例如应用范围狭小、很难进行加工等。为了提高聚苯胺的加工性能,乳液聚合是一种有效的改性方法。本文讨论了用乳液聚合或反相乳液聚合合成聚苯胺以及聚苯胺的共聚物,同时也报道了聚苯胺与其它物质复合共混和掺杂的研究结果,并且研究了它们的结构以及各方面的性能。通过改性,可使得聚苯胺的加工性得到很好的改善。     

导电聚苯胺/钙基膨润土复合材料的制备

采用插层聚合法制备了导电聚苯胺/钙基膨润土、聚苯胺/有机化膨润土复合材料.以电导率为考核指标,通过正交设计优化了苯胺的加入量、反应温度和反应时间等参数.结果表明,苯胺的加入量影响较显著,反应温度对聚苯胺/有机化膨润土复合材料影响较聚苯胺/钙基膨润土体系明显,反应时间的延长,有利于聚苯胺/有机化膨润土复合材料电导率的提高.聚苯胺/钙基膨润土复合材料制备的最佳工艺条件为:苯胺加入量为70%,反应温度为0℃,反应时间为6 h;聚苯胺/有机化膨润土复合材料制备的最佳工艺条件为:苯胺加入量为70%,反应温度为室温,反应时间为8 h.利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和四探针技术表征了材料的组成、结构和性能.结果表明:膨润土经有机化后,晶面间距增大较多;苯胺单体与钙基膨润土插层聚合后,膨润土晶面间距增大不多;苯胺单体与有机化膨润土复合后,破坏了膨润土的晶格结构,形成了混杂复合体系,电导率达10-3S.cm-1.     

低熔点金属/聚合物复合材料的研究现状

聚合物基导电复合材料在电磁屏蔽、导电、抗静电、自限温加热、甚至导热等领域,具有广泛的用途。这类复合材料中所用的填料主要有金属、炭黑、石墨、石墨烯等。这些填料在加工过程中处于固态。与之不同的是,低熔点金属熔点低,在加工过程中处于液态,从而可以降低复合体系粘度、提高加工性能、降低设备磨损;还可以实现加工过程中填料原位细化和原位纤维化,以及形成双连续相结构。本文概述了低熔点金属填充聚合物复合材料的制备方法,以及复合材料结构、导电性、流变性和力学性能的主要特点,分析了与其它聚合物基导电复合材料相比LMPM/聚合物复合材料的优势,指出了该领域需要进一步研究的方向。     

聚苯胺/尼龙-11共混导电纤维的形态

七十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高分子学科 ,聚苯胺 (ＰＡｎ)也于 1 984年被ＭａｃＤｉａｒｍｉｄ等重新开发[1 ] .相对于其它共轭高分子而言 ,聚苯胺原料易得、合成简单 ,具有较高的电导率和潜在的溶液、熔融加工可能性 ,同时还有良好的环境稳定性[2～ 5] .以导电高分子为导电剂的导电纤维有其独特的优点 .与颗粒状填料为导电剂不同 ,导电高分子在纺丝拉伸过程中会产生大分子取向 ,形成更多的导电通道 ,纤维的导电性能得到提高 ,导电阈值较小 .因此 ,研究导电组分在材料中的形态分布对研制导电共混复合…