礦山應變傳感器用聚苯胺變色材料的制備研究.pdf

1、應用于應變傳感器上的聚苯胺電致變色材料作為一種典型的導電高聚物，其在應變傳感器產(chǎn)生的不同電壓下可在氧化態(tài)和還原態(tài)之間相互轉化，外觀上表現(xiàn)為顏色的可逆變化。在礦山巷道支架的應力檢測中，可以通過其顏色的變化判斷作用于傳感器上壓力的大小。但由于聚苯胺電致變色材料的工作穩(wěn)定性較低，限制了其在諸如礦山等復雜環(huán)境中的應用。因此通過對聚苯胺電致變色材料進行分子設計來提高其性能，分別設計和制備了具有交聯(lián)結構和支化結構的聚苯胺電致變色材料。
　　本

2、研究工作首先是對用作交聯(lián)以及支化的功能單體進行篩選，并結合所選定單體確定需要采用的聚合體系。之后將作為交聯(lián)劑的三苯胺以及作為支化劑的間苯二胺分別引入油性聚苯胺體系和水性聚苯胺體系，制備得到了具有網(wǎng)狀結構的交聯(lián)聚苯胺以及枝狀結構的支化聚苯胺。由于網(wǎng)狀和枝狀的聚苯胺分子具有更多的導電通路，其相對于線性聚苯胺離子和電子傳輸性能更優(yōu)，使通過電致變色層的電壓損失減小，從而提高了材料的氧化還原活性，降低了電致變色材料過氧化的可能性。最終使得電致變色

3、材料性能得以改善，工作穩(wěn)定性增強。
　　對交聯(lián)聚苯胺和支化聚苯胺進行電致變色測試，結果表明其對比度分別提升了27％以及49%。在動力學測試中，分子改性后材料的對比度分別上升了96%以及158.6%，循環(huán)穩(wěn)定性也大幅度提高。對其進行了熱失重分析，交聯(lián)聚苯胺以及支化聚苯胺在450℃處熱失重分別從67.2%下降到32.6%和65.3%下降到9.0%，材料的穩(wěn)定性得到了提高。采用拉曼光譜、紅外光譜和循環(huán)伏安對材料的結構和性能進行了研究，考