原位聚合沉积苯胺/邻苯二胺共聚物薄膜及其电致变色性能

论文摘要

本课题为国家自然科学基金资助项目（项目号:50390090）之一部分。作为一种重要的导电高分子,聚苯胺（PANI）具有合成简单,环境稳定性好及电导率高等优点。为提高PANI薄膜电致变色性能,拓宽其应用范围,选用邻苯二胺（oPD）对其修饰改性。在分散聚合体系中,探索采用程序控温的方法控制共聚合过程,在玻璃基体表面原位聚合沉积得到高质量盐酸掺杂Ani/oPD共聚物导电薄膜。实验探讨了oPD摩尔投料份数,共聚合反应温度程序对聚合沉积过程及共聚物薄膜质量的影响,考察了制备的Ani/oPD共聚物薄膜结构、导电性及电致变色性能。结果表明:与Ani均聚相比,少量oPD的加入大大延长了聚合反应诱导期,原位沉积成膜困难,制备的薄膜厚度减小。增加引发剂APS用量或提高水浴温度有利于Ani/oPD共聚合反应的进行。水浴温度每升高10℃,反应诱导期约缩短一半。但体系反应速率加剧,易产生暴聚,难以制得高质量共聚物薄膜。而较低的聚合反应温度（0℃）有利于得到高质量共聚物薄膜,但低温下的反应诱导期很长。为制备表观质量优异、膜厚均匀的共聚物薄膜,同时缩短反应诱导期,探索、优选得到的聚合反应温度控制程序为:高温预聚,低温聚合（0℃）。在程序控温过程中,提高预聚温度,可增加共聚物中oPD含量,但从预聚温度降到聚合温度所需时间延长。实验恰当地优化控温程序,使既提高共聚效率,又减少反应时间。共聚物中oPD含量增大,薄膜的电导率下降。原位聚合沉积制备的Ani/oPD共聚物薄膜具有良好的电致变色性能。由于Ani和oPD单体之间的共聚作用,薄膜表现出不同于Ani均聚物的电化学特性。均聚PANI薄膜颜色随着电极电位的变化在蓝色-绿色-黄色间可逆地改变:常态下PANI薄膜呈翠绿色,电位增至+0.6 V时变为深蓝色,降至-0.2 V时变为黄色。Ani/oPD共聚物薄膜表现出与PANI薄膜不同的电致变色特性。随着oPD摩尔投料份数的增加,常态下Ani/oPD共聚物薄膜颜色由翠绿（100/0）渐变成黄色（50/50）。在正电极电位下（+0.6 V）共聚物薄膜由黄色渐变成深蓝色;而在-0.2V时黄色渐渐变浅,oPD摩尔投料份数越多,变化越明显,直至变为淡红色（50/50）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 导电高分子概述
• 1.2 聚苯胺的研究进展
• 1.2.1 聚苯胺的结构
• 1.2.2 聚苯胺的合成
• 1.2.3 聚苯胺的改性
• 1.3 原位聚合沉积聚苯胺薄膜研究进展
• 1.3.1 分散聚合
• 1.3.2 原位聚合沉积聚苯胺薄膜
• 1.4 聚苯胺薄膜电致变色性能
• 1.4.1 电致变色薄膜的制备
• 1.4.2 电致变色研究方法
• 1.4.3 聚苯胺电致变色性能研究
• 1.5 课题的提出
• 2. 原位聚合沉积制备ANI/OPD 共聚物薄膜
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料与仪器
• 2.1.2 共聚物薄膜的制备
• 2.1.3 共聚物薄膜性能测试与表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 共聚物薄膜的制备
• 2.2.2 oPD 摩尔投料份数的影响
• 2.2.3 恒温水浴温度的影响
• 2.2.4 其他反应条件对Ani/oPD 共聚合反应的影响
• 2.3 本章结论
• 3. 水浴程序控温原位聚合沉积制备共聚物薄膜
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料与仪器
• 3.1.2 水浴温度控制程序的提出
• 3.1.3 水浴程序控温共聚物薄膜的制备
• 3.1.4 共聚物薄膜结构与性能表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 水浴程序控温原位聚合沉积共聚物薄膜
• 3.2.2 预聚合水浴温度的影响
• 3.2.3 oPD 摩尔投料份数的影响
• 3.3 本章结论
• 4. ANI/OPD 共聚物薄膜电致变色性能
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料与仪器
• 4.1.2 共聚物薄膜的制备
• 4.1.3 导电玻璃为基体原位聚合沉积Ani/oPD 共聚物薄膜
• 4.1.4 共聚物薄膜电致变色性能测试与表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 共聚合反应温度时间曲线
• 4.2.2 共聚物薄膜紫外可见光吸收光谱
• 4.2.3 共聚物薄膜电化学活性
• 4.2.4 共聚物薄膜电致变色性能
• 4.3 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文