强磁场下导电聚苯胺的合成与表征

论文摘要

导电高分子作为材料的研究,从其一开始目的就十分明确,就是期望导电高分子材料将来可代替金属作为电缆使用,甚至发展到高分子超导体。但在近20年的研究过程中,人们逐渐认识到大量使用这类材料作为金属的代用品至少以现有的技术能力而言并不现实。尽管如此,在对它们的物理、化学特性作了广泛深入的研究后,人们发现它们具有许多独特的光、电、磁性能。正是它们兼具金属和其他高分子材料的特性,使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。在导电高分子诸多成员中,聚苯胺因其原料易得、合成简单、独特的掺杂机理、良好的环境稳定性和广泛的潜在用途而日益受到重视,并成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一。无论国内国外,对聚苯胺的合成、性质研究及应用均有诸多报道。强磁场对高分子材料的作用也早已受到关注,不过强磁场高分子材料的作用程度和机理迄今都不明确。目前认为强磁场有可能在聚合反应过程中影响自由基活动发生,或使有机高分子和生物高分子的链取向发生改变。本文在用化学氧化溶液法合成聚苯胺的基础上,采用超导强磁场系统,分别对聚苯胺外加1.00T、3.00T、6.00T、9.00T和12.00T五个不同强度的磁场,观察其导电性能、热稳定性、晶体结构与磁场强度的关系,并与未加磁场的样品的性能作了对比分析。结果表明,强磁场对聚苯胺的分子结构和热稳定性基本没有作用,对晶体结构和导电性能有影响,而且磁场强度越大,作用越明显。可能是因为强磁场照射在聚合后进行,分子结构和热稳定性均未发现明显变化。但强磁场作用可使聚苯胺分子的结晶化发生改变,这一改变有可能是影响导电性的主要原因。而且,这一改变与磁场强度之间的关系并非线性。

论文目录

• Abstract
• Abstract （in Chinese）
• Contents
• Chapter Ⅰ Introduction
• 1.1 Brief History
• 1.2 Basic Theory
• 1.2.1 Conductivity
• 1.2.2 Relationship between Structure of Polymer and Conductivity
• 1.2.3 Doping and Dopant
• 1.2.4 Conducting Theory
• 1.2.5 Triswordsman of Conducting Polymer
• 1.2.6 Polyaniline Synthesis
• 1.2.7 Structure of Polyaniline
• 1.3 Application of Conducting Polymer
• 1.3.1 Sensor
• 1.3.2 Solid-Phase Extraction with Conducting Polymers
• 1.3.3 Electromagnetic Shielding Material
• 1.3.4 Anti Corrosion
• 1.3.5 Microwave Absorption
• 1.3.6 Marine Antifouling Painting
• 1.3.7 Electrochemical Capacitor
• 1.4 Influence of High Magnetic Field on Polymer
• Chapter Ⅱ Experimental
• 2.1 Materials
• 2.2 Instruments
• 2.2.1 Synthesizer
• 2.2.2 High Magnetic Field Equipments
• 2.2.3 Characterization and Apparatus
• 2.3 Polyaniline Synthesis and Irradiated by High Magnetic Field
• Chapter Ⅲ Analysis and Discussions
• 3.1 IR Analysis
• 3.2 XRD Analysis
• 3.3 Conductivity Analysis
• 3.4 Thermal Analysis
• Chapter Ⅳ Conclusions
• References
• Peroration and Acknowledge