文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
聚苯胺、聚吡咯及其复合材料的制备与性能研究
姓名:龙丹
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:林生岭
2011-03-20
摘要
摘要
本论文通过正交设计思路,采用化学氧化法合成粉末状导电高分子聚苯胺、聚吡
咯,优化了合成工艺。研究了温度、盐酸浓度、氧化剂与苯胺单体的比例和金属离子
掺杂对 PAn 电导率的影响,研究结果表明,在低温下有利于提高聚苯胺的电导率,聚
苯胺的电导率随氧化剂用量的增加呈现先增大后减小的趋势,Fe3+掺杂时电导率较高,
一定浓度的盐酸使得聚苯胺的电导率有显著的增加;得到合成聚吡咯的最佳工艺条件
为:氧化剂比例 1:1、掺杂剂比例 3:4,pH 为 7。以优化条件下合成的聚吡咯为功
能成分,环氧树脂为成膜物质,机械共混,制备了均一涂料,涂覆于低合金钢表面,
研究了含有聚吡咯的膜层对低合金钢的腐蚀电化学行为,实验结果表明该膜层对低合
金钢有较好的保护作用,为聚吡咯的进一步应用提供了理论依据。
采用原位复合法制备了 PPy/MnO2 有机-无机复合材料,对复合产物结构、晶型、
形貌等进行了表征,表征结果说明复合材料中 MnO2 被聚吡咯高分子链包覆,两者之
间存在一定相互作用,这也在一定程度上减少了纳米粒子的团聚现象;对比研究相同
条件下制备的 PPy 和不同添加量 MnO2 的 PPy/MnO2 复合产物电化学性能,发现
PPy/MnO2 复合材料具有较好的电化学活性。
采用化学氧化法合成 PVA 改性聚 PPy 复合材料,成功地制备了不同 PVA 含量的
PPy/PVA 有机-有机复合材料;采用 FTIR、XRD、SEM、TG 等分析测试手段对复合材
料进行表征;采用三电极体系,对复合材料进行循环伏安和充放电测试,结果表明复
合材料的氧化还原性能及可逆性较为稳定,体现了复合材料优越的电化学活性;探讨
了复合材料作为功能成分对低合金钢的防腐蚀性能,交流阻抗测试结果表明以
PPy/PVA 复合材料为功能成分的漆膜的比单一环氧树脂漆膜提高了两个数量级。
关键词:聚苯胺;聚吡咯;复合材料;电化学性能;交流阻抗;
I
Abstract
Abstract
In this papers chemical oxidation was used to synthesize conductive polymer power
polyaniline and polypyrrole according orthogonal design ideas and optimized the synthesis
process. The effects of temperature, hydrochloric acid concentration, the ratio of oxidant to
aniline and metal ion doping on the conductivity of PAn were studied and the results
showed that at low temperature can improve the conductivity of polyaniline, the
conductivity of polyaniline increased with the oxidant at first and then decreased, Fe3 +
doping had high conductivity, the conductivity of polyaniline increased significantly at a
certain concentration of hydrochloric acid. Synthesis of polypyrrole obtained optimum
conditions: oxidant ratio of 1:1, the proportion of dopant 3:4 and pH at 7. Polypyrrole as a
ponent and epoxy resin as the membrane material by mechanical mixing to
prepare uniform coating and then applied to the stainless steel surface. Studied
electrochemical behavior of stainless steel with coating polypyrr