導(dǎo)電復(fù)合材料磺化聚苯乙炔-多壁碳納米管研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子復(fù)合材料在電磁屏蔽、抗靜電、導(dǎo)電黏合劑、微電子電路器件及防腐蝕等方面具有廣泛應(yīng)用?；腔郾揭胰?SPPA)為聚苯乙炔(PPA)經(jīng)硫酸改性的具有金屬光澤的共軛高聚物。碳納米管(CNT<,s>)具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等性能，骨架結(jié)構(gòu)中富含有sp2雜化的碳原子，可與電子給體和電子受體發(fā)生摻雜。本文通過(guò)原位聚合和濃硫酸改性制備得到共軛高聚物SPPA，通過(guò)超聲共混制備SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料，在復(fù)合材料導(dǎo)電特性研究中發(fā)現(xiàn)特

2、殊現(xiàn)象，并對(duì)其導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步探究。 本文主要進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究。 1 磺化聚苯乙炔/碳納米管復(fù)合材料的制備與表征利用原位聚合法制備聚苯乙炔，采用H<,2>SO<,4>對(duì)其進(jìn)行磺化；采用HNO<,3>對(duì)多壁碳納米管(MWNT<,s>)進(jìn)行純化處理：用純化處理的MWNT<,s>填充共軛高聚物SPPA，通過(guò)超聲共混制備得到SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料。對(duì)制備產(chǎn)物進(jìn)行了元素分析、紅外光譜分析和透射電鏡分析，證明制

3、備得到PPA，SPPA和純凈的MWNT<,s>。 2 SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料導(dǎo)電特性研究利用元素分析、四探針、高阻計(jì)以及恒溫控制裝置等方法研究了電導(dǎo)率與含硫量、MWNT<,s>含量和溫度的關(guān)系。含硫量與電導(dǎo)率的關(guān)系為：含硫量越高，電導(dǎo)率越大。SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料常溫電導(dǎo)率與MWNT<,s>含量的關(guān)系表現(xiàn)出電導(dǎo)率發(fā)生兩次突躍。SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料變溫電導(dǎo)率表現(xiàn)出隨溫度的升高而下降的負(fù)溫度系數(shù)

4、效應(yīng)(NTC)。 3 SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料中MWNT<,s>對(duì)SPPA摻雜的研究光電子能譜結(jié)果顯示復(fù)合材料中主峰位置向高結(jié)合能方向發(fā)生移動(dòng)；紫外一可見(jiàn)漫反射光譜結(jié)果表明復(fù)合材料中主峰位置發(fā)生紅移；X衍射光譜分析顯示，在9.5(')處的主峰變的更強(qiáng)更尖銳。這些結(jié)果都有力的證明：MWNT<,s>對(duì)SPPA進(jìn)行摻雜，彼此間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。并且由于SPPA與MWNT<,s>之間電荷轉(zhuǎn)移，彼此間存在一定的相互作用力，使MWNT

5、<,s>界面的SPPA排列更有規(guī)則，晶格度更高。 4 SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料導(dǎo)電機(jī)理研究根據(jù)上述三部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了SPPA/MWNT<,s>復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理為：復(fù)合材料中的共軛聚合物SPPA不僅被導(dǎo)電粒子(MWNT<,s>)物理填充，同時(shí)還被MWNT<,s>碳原子摻雜，使復(fù)合材料中存在兩種導(dǎo)電通路而導(dǎo)電，一是SPPA與MWNT<,s>的碳原子發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移而被摻雜，彼此之間存在一定的相互作用力，SPPA包裹MW