水溶性PAn-g-mPEG共聚物的制備及其膜的性能研究.pdf

1、導(dǎo)電聚苯胺在普通有機(jī)溶劑中的可加工性，大大拓展了聚苯胺的實(shí)際應(yīng)用。但考慮到有機(jī)溶劑存在的環(huán)境問題，研究聚苯胺水體系加工具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。目前水溶性聚苯胺的制備已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但對(duì)成膜性的研究還鮮有報(bào)道，大多水溶性聚苯胺的直接澆鑄或刷涂成膜還存在較大的困難。本學(xué)位論文通過化學(xué)氧化共聚的方法，分別在無機(jī)小分子鹽酸溶液和自制的水溶性長鏈功能質(zhì)子酸——甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸水溶液中成功制備了水溶性聚(苯胺-接枝-聚乙二醇單甲醚

2、)共聚物(簡稱為PAn-g-mPEG)，并由其水溶液直接澆注得到具有較高電導(dǎo)率的自支撐膜。系統(tǒng)研究了氧化劑用量、苯胺的滴加速率、投料次數(shù)等對(duì)鹽酸溶液中合成的PAn-g-mPEG的分子結(jié)構(gòu)、溶解性、成膜性以及膜的導(dǎo)電性等的影響，深入研究了水溶性長鏈有機(jī)酸——甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸的分子量對(duì)PAn-g-mPEG的特性粘度、共聚物膜的微觀結(jié)構(gòu)、耐水性、熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的影響。 在鹽酸溶液中合成PAn-g-mPEG時(shí)，隨著單體濃度減小，

3、苯胺滴加速率減慢，共聚物膜的電導(dǎo)率逐漸增加。當(dāng)單體濃度為0.2mol/L，氧化劑與單體濃度之比為1:1，苯胺滴加速率為30 s/d時(shí)，共聚物膜的導(dǎo)電性最好。隨著n<,An>:n<,MPEA>投料比的增加，共聚物膜的室溫電子導(dǎo)電率逐漸增大，當(dāng)n<,An>:n<,MPEA>=15時(shí)，共聚物膜的電導(dǎo)率最高，其值為0.79 S·cm<'-1>，但所成的膜較脆，容易發(fā)生龜裂。通過多次投料的方法可以有效地提高共聚物的溶解性和成膜性，且共聚物膜的電導(dǎo)

4、率基本保持不變。當(dāng)分批投料次數(shù)為5時(shí)，共聚物的溶解性和成膜性最好。此外，考察了鹽酸摻雜的共聚物膜的熱穩(wěn)定性，當(dāng)熱處理溫度從20℃升至200℃時(shí)，電導(dǎo)率從0.43 S/cm下降到9.07×10<'-6> S/cm。 甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸的分子量對(duì)PAn-g-mPEG的溶解性、膜的微觀結(jié)構(gòu)和膜的性能有著重要的影響。AFM和SEM觀察發(fā)現(xiàn)PAn-g-mPEG共聚物膜發(fā)生了明顯的微相分離，隨著水溶性長鏈有機(jī)酸中mPEG鏈段長度的增加，

5、共聚物膜的結(jié)構(gòu)由海島結(jié)構(gòu)向蜂窩狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，且共聚物膜的電導(dǎo)率先增大再減小。當(dāng)Mn<,mPEGR>=1000時(shí)，共聚物膜的電導(dǎo)率最高。隨著n<,An>:n<,MPEA>投料比的增大，PAn-g-mPEG共聚物膜的電導(dǎo)率逐漸提高。Mn<,mPEG>=1000的甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸摻雜的nAn:nMPEA=15的共聚物膜的電導(dǎo)率可達(dá)0.30 S·cm<'-1>。對(duì)甲氧基聚氧乙烯基苯磺酸摻雜的共聚物膜進(jìn)行熱處理，測量其電導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系，