柔性PEDOT-PSS-HNTs膜的制備及性能研究.pdf

1、自1978年導(dǎo)電高分子聚乙炔被發(fā)現(xiàn)之后，聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和其衍生物以及聚對苯乙烯撐等導(dǎo)電高分子也成功被合成，便引發(fā)了世界范圍對導(dǎo)電高分子的研究熱潮。聚噻吩類衍生物聚3,4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸（PEDOT/PSS）是以膠體形式分散在水中的導(dǎo)電高分子，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率高、可見光區(qū)透光率高等優(yōu)點(diǎn)因而成為研究熱點(diǎn)。另一方面，埃洛石納米管（HNTs）是一種天然的、資源豐富的納米粘土材料，具有較大的比表面積，高的

2、長徑比，較好的力學(xué)性能，這些優(yōu)點(diǎn)使得HNTs在許多領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。
　　之前，我們發(fā)現(xiàn)了摻雜少量的完全絕緣的HNTs可以提高PEDOT/PSS膜的電導(dǎo)率，并且得到了具有導(dǎo)電性和高多孔性的PEDOT/PSS-HNTs納米復(fù)合材料。但是這些膜材料沒有良好的柔軟性和機(jī)械性能。水溶性高分子可能提高PEDOT/PSS膜以及PEDOT/PSS-HNTs膜的機(jī)械性能和柔性。
　　在本文中，首先向 PEDOT/PSS分散液中摻雜了水性高

3、分子 PEG后制膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PEDOT/PSS膜的拉伸性能增強(qiáng)，當(dāng)膜中PEG的固含量為41.1％時，其力學(xué)性能最優(yōu)，斷裂應(yīng)變?yōu)?9.8%，楊氏模量為0.32 GPa，電導(dǎo)率為216.7 S/cm。然后向 PEDOT/PSS分散液中加入了 PEG和HNTs，制備出了PEDOT/PSS-EG-PEG-HNTs復(fù)合材料膜，測試其導(dǎo)電性能和機(jī)械性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)體系中HNTs的含量為3 wt.%時，其導(dǎo)電性和耐折疊性比較好。
　　本文

4、還用PVA作為水性高分子摻雜劑做了同樣實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中分別使用兩種不同分子量的PVA配制成質(zhì)量濃度為9 wt.%的水溶液作為PEDOT/PSS-EG-PVA復(fù)合材料的摻雜劑。當(dāng)使用低分子量的PVA并使復(fù)合材料中PEDOT/PSS:PVA的固含量為1:9時，斷裂應(yīng)變達(dá)到190%，其電導(dǎo)率隨著PVA的加入逐漸降低。使用高分子量的PVA制備的復(fù)合材料的電導(dǎo)率為5 S/cm，膜的柔韌性很好，可以承受1000次的折疊。又向上述溶液中追加了 HNTs

5、，制備PEDOT/PSS-EG-PVA-HNTs復(fù)合材料膜。混合溶液中HNTs的摻雜量為4 wt.%，使用分子量為16000的PVA，當(dāng)復(fù)合材料中PEDOT/PSS與PVA的固含量比例為9:1的條件下，測得其電導(dǎo)率為59.4 S/cm，但膜材料的質(zhì)地較脆。另一方面，使用分子量為146000—186000的PVA配制低濃度（1 wt.%）的水溶液作為摻雜劑制備的PEDOT/PSS-HNTs-PVA復(fù)合材料膜（固含量PEDOT/PSS:PV