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苯胺-邻位取代苯胺共聚物的合成及热电性能研究

2020-11-22阅读(432)

苯胺-邻位取代苯胺共聚物的合成及热电性能研究

论文摘要

导电高聚物具有独特的电导性质和光学性质,在能量储存、电磁屏蔽、分子识别和光电设备等领域的有着巨大的潜在应用,因而引起人们的广泛关注。而在导电高聚物中,聚苯胺及其衍生物因具有良好的环境稳定性和良好的电导性质而倍受关注。 在本文中,采用化学氧化聚合的方法,制备了一系列不同共聚比的聚苯胺-邻甲基苯胺和聚苯胺-邻甲氧基苯胺的共聚物。合成的共聚物通过IR、1HNMR、元素分析进行结构表征,并用TG测定了它们的热稳定性。对材料一系列合成共聚物的电导率、Seebeck系数及热导率进行了测试,并计算了它们的无量纲品质因子ZT值。比较了聚苯胺与聚苯胺-邻甲基苯胺和聚苯胺-邻甲氧基苯胺的各种物理化学性能,计算了不同条件下合成的共聚物中取代基含量,详细讨论了共聚物链上取代基团、合成的条件对共聚物热电性能的影响。结果表明: 1.合成共聚物的产率与合成条件有关,盐酸浓度高,聚合物产率有所下降。氧化剂的用量较多时,产率有较大下降;当盐酸浓度和单体摩尔比固定时,随着单体投料比中邻位取代苯胺单体含量与聚合物中取代基含量呈正相关;与氧化剂用量呈负相关。 2.共聚物热稳定性较聚苯胺强,聚苯胺-邻甲基苯胺的热稳定性比在相同条件下（原料的摩尔比、酸度及氧化剂用量）合成的聚苯胺-邻甲氧基苯胺好。 3.苯胺-邻位取代苯胺共聚物的电导率和Seebeck系数受共聚物链段上取代基含量和质子酸的掺杂程度的影响。 4.对于掺杂率较高的聚苯胺-邻甲基苯胺样品电导率与温度呈正相关;低掺杂率的样品电导率随着温度的升高先增大后减小。但Seebeck系数基本都是随着温度的升高而呈逐渐增大的趋势。因此对于较高掺杂率系列的样品中,在较高的温度时,电导率和Seebeck系数同时增加。 5.聚苯胺-邻甲氧基苯胺共聚物样品的电导率随温度的变化趋势基本一样,先随温度的增加而增加,后随温度的增加而减小,都在353K是有最大值。随着温度的升高,共聚物的Seebeck系数是呈逐渐增大的趋势,与电导率与温度的关

论文目录

  • 第1章 绪论
  • 1.1 温差热电效应
  • 1.2 热电材料性能的一般评价
  • 1.3 热电材料的研究进展
  • 1.4 导电高聚物简介
  • 1.4.1 导电高聚物的结构特点
  • 1.4.2 导电机理
  • 1.5 聚苯胺衍生物的理论研究
  • 1.5.1 苯环上取代衍生物
  • 1.5.2 氨基氮上取代衍生物
  • 1.6 本课题的意义及本文内容的安排
  • 第2章 实验方法与热电性能测试原理
  • 2.1 实验流程图
  • 2.2 聚苯胺-邻位取代苯胺共聚物的合成
  • 2.2.1 实验药品
  • 2.2.2 聚苯胺-邻位取代苯胺共聚物的合成
  • 2.2.3 本征态聚苯胺-邻位取代苯胺共聚物的制备
  • 2.2.4 聚合物合成产率的计算
  • 2.2.5 聚合物红外光谱的测试
  • 2.2.6 聚合物的差热分析
  • 2.2.7 聚合物的核磁共振谱测试
  • 2.2.8 聚合物的元素分析测试
  • 2.3 热电性能测试原理及装置
  • 2.3.1 电导率σ的测试
  • 2.3.2 Seebeck系数α的测试
  • 2.3.3 热导率κ的测试
  • 第3章 聚苯胺-邻甲基苯胺的合成及其热电性能的研究
  • 3.1 聚苯胺-邻甲基苯胺的合成
  • 3.2 聚苯胺-邻甲基苯胺的红外光谱图
  • 3.3 聚苯胺-邻甲基苯胺的差热分析
  • 3.4 聚苯胺-邻甲基苯胺共聚物的核磁共振谱图
  • 3.5 聚苯胺-邻甲基苯胺共聚物的元素分析值
  • 3.6 聚苯胺-邻甲基苯胺的电导率和Seebeck系数
  • 3.6.1 共聚物中甲基含量对聚合物电导率和Seebeck系数的影响
  • 3.6.2 共聚酸度对聚合物电导率和Seebeck系数的影响
  • 3.6.3 温度对聚合物电导率和Seebeck系数的影响
  • 3.6.4 共聚物的热导率
  • 3.6.5 共聚物中甲基含量对聚合物的热电品质因子ZT的影响
  • 3.6.6 聚合物酸度对聚合物ZT值的影响
  • 3.7 小结
  • 第4章 聚苯胺-邻甲氧基苯胺的合成及其热电性能的研究
  • 4.1 聚苯胺-邻甲氧基苯胺的合成
  • 4.2 聚苯胺-邻甲氧基苯胺红外光谱图
  • 4.3 聚苯胺-邻甲氧基苯胺的差热分析
  • 4.4 聚苯胺-邻甲氧基苯胺的核磁共振谱图
  • 4.5 聚苯胺-邻甲氧基苯胺的元素分析值
  • 4.6 聚苯胺-邻甲氧基苯胺的电导率和Seebeck系数
  • 4.6.1 共聚物中甲氧基含量对聚合物电导率和Seebeck系数的影响
  • 4.6.2 共聚酸度对聚合物电导率和Seebeck系数的影响
  • 4.6.3 温度对聚合物电导率和Seebeck系数的影响
  • 4.6.4 共聚物中甲氧基含量对聚合物的热电品质因子ZT的影响
  • 4.6.5 聚合物酸度对聚合物ZT值的影响
  • 4.7 小结
  • 第5章 结论
  • 参考文献
  • 附录：硕士期间发表论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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