(硕士论文)聚苯胺及新型水性抗静电涂料的制备与性能研究.pdf

摘要
本文对聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺的化学法合成及其抗静电涂料的
制备和性能进行了研究,得到了具有较好导电性的水溶性聚苯乙烯磺酸掺杂
聚苯胺记为,及以为导电物质、一甲苯二异氰
酸脂改性聚乙烯醇为成膜物质的的水性抗静
电涂料。全文分为三部分,第一部分为的合成与表征第二部分为
的合成、性能与表征第三部分为水性抗静电涂料
及其复合膜的制备及性能。
首先,采用以浓硫酸为磺化剂,在催化剂的作用下磺化聚苯乙烯
的方法合成渗统地研究了用量‘用量,反应时间
和反应温度对磺化反应的影响,并借助及对进行了表征。
结果发现当用量为浓硫酸量的。用量为量的反应
时间为小时,反应温度为℃时,的摩尔磺化度最高可达
测试结果表明。的热稳定性随摩尔磺化度的升高而下降。上
其次,以苯胺为单体,过硫酸钱为氧化剂,为掺杂剂
在水溶液中,合成了可溶于水的分细地研究了“·浓度、
浓度、浓度、溶液滴加时间、反应时间和反应温度对的水
溶性、导电性和特性粘数等的影响,并用及元素分析对
进行了表征。结果表明在宽广的实验条件范围内都可以合成出具有较好导
电性的水溶性。当的摩尔比为溶液的
滴加时间为小时,反应时间为小时,反应温度为℃时,的电


导率最高可达,而且的水溶液具有良好的储存稳定性尹
最后,通过经交联改性的水溶液与的水溶液共混,探
讨了混合水溶液用作水性抗静电涂料的可能性。研究了用
量、交联反应温度和反应时间对性能的影响,以及用量对
涂料及其”合膜性能的影响·诊果发现工用量为水溶
液总量的,反应温度为℃时,反应时间为小时,改性的综合性能最
好当用量为时,复合膜的电导率达到
华南理工大学工学硕士学位论文
而且其漆膜对马口铁、玻璃等均具有良好的附着力,耐冲击,铅笔硬度及其
他机械性能优良,完全可以用作抗静电涂料·夕
关键词聚苯乙烯磺酸少聚苯胺掺杂水溶性导电性聚乙烯醇抗静电涂
料复合膜
、日
一

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三,,旦旦里旦目旦竺弓旦旦口旦目
第一章绪论
第一章绪论
前言
高分子材料以其重量轻、加工成型方便、成本低和耐腐蚀等优异特性,在国
民经济和日常生活中的各个领域得到了广泛的应用。与金属相比高分子材料的电
阻率很高,长期以来只能作为绝缘体使用。直到年等人用碘掺
杂聚乙炔的室温电导率提高了个数量级,掺杂后由绝缘体变为导体,高分’
材料被认为绝缘体的传统观念刁‘被打破。随后又发现了聚毗咯、聚对苯撑、聚咪
吩、聚苯胺等数十种导电高分子,从而导电高分子这门边缘科学就应运而生
在开发的众多导电高分子中,聚苯胺的结构是非常独特的,它能够在可逆的
酸碱处理及氧化还原过程中呈现出多样的存在形式,也就是说,聚苯胺的电导率
可以在从绝缘体到金属的广泛区域里调节聚苯胺由于这种结构的多样化、以及
在空气中的稳定性、原料价廉易得、易于制备等优点而成为导电高分子领域的研
究热点,也是发展最快的导电高分子之一。
但是,用通常的化学或电化学方法合成的聚苯胺,由于其刚性的电子共轨
主链结构,是不溶不熔的,这就限制了的实际应用。近几年来,随着的
溶液和熔融加工性得到了突破性的进展,为尽早实现实用化提供了可能。目前美
国的和德国的等公司己经批量生产的相关
产品口但是人们开发的使用产品并没止步,现在人们正在努力开发更多
的使用领域。
聚苯胺的合成
早在年,人们就发现了苯胺的聚合物,当时在含苯胺的硫酸溶
液中,以铂作为电极进行电解反应,就发现在阳极上得到暗绿色的沉积物,人们
通常称为“苯胺黑”。后来,人们又用化学方法合成了苯胺的齐聚物。一百多年来,
人们采用了不同的途径制备了许多具有不同结构形式和特征的苯胺聚合物,并对
苯胺的聚合机理进行了研究。
聚苯胺可以通过电化学法制备,也可以选用不同氧化剂利用化学法使苯胺发
生氧化聚合反应来制备。
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旦巴旦里巨,巴巴巴里里组,旦组
电化学法
电化学法制备是在含苯胺的电解质溶液中,选择适当的电化学条件,使
苯胺在阳极上发生氧化聚合反应,生成粘附在电极表面的薄膜或沉积在阳极
表面的粉末。电化学合成,合成条件对产物性能影响很大。影响苯胺电
化学聚合反应的因素主要有电解质溶液的酸度、电极材料、溶液中阴离子的种
类、苯胺浓度及其它电化学条件等。
电解质溶液酸度对苯胺聚合反应的影响最大。当溶液为酸性时,所得的产物
具有半导体的性质,其主要的结构为取代的“头一尾”联接的聚合物
并随着酸度增加“尾一尾’,联接的联苯胺含量亦增加当溶液为碱性或中性时,
所得的产物是绝缘体,其主要的结构是“头一头”联接的偶