煤/聚苯胺复合材料制备方法研究进展

煤基聚苯胺复合材料是以煤为模板,引入苯胺原位聚合制得的导电高分子材料,具有良好的光电性能、氧化还原性和可加工性,应用于防腐蚀、抗静电、二次电池、电极材料和电磁屏蔽等领域.文中综合阐述了近年来煤基聚苯胺制备方法的研究进展,对煤/聚苯胺复合材料制备方法如苯胺抽提/溶胀法、氧化处理法、磺化处理法等做了介绍,探讨了各种处理方法对煤和煤基聚苯胺结构和性能的影响,分析总结了现有方法制备的聚苯胺复合材料的优缺点,并对今后的研究方向作了展望.     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸（HCl）为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮（PVPK90）为空间稳定剂,在过硫酸铵（APS）氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

聚苯胺／丁腈橡胶复合材料的制备及性能

通过把化学法合成的具有高导电性的聚苯胺粉末与丁腈橡胶共混，制备了聚苯胺／丁腈橡胶复合材料。实验结果表明，在丁腈橡胶中加入聚苯胺可显著提高了腈橡胶的导电性能，复合材料具有良好的综合力学性能。聚苯胺在丁腈橡胶中只起导电填料的作用，两者之间不存在化学反应。聚苯胺在丁腈橡胶中具有良好的分散性，并对丁腈橡胶具有补强作用。聚苯胺的适宜用量是３０～４０份，其用量过大时，对丁腈橡胶的硫化反应具有较强的抑制作用，并直接损害复合材料的导电性能和综合力学性能。     

聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

针对聚苯胺作为赝电容超级电容器电极材料时存在循环稳定性差的问题,设计利用还原氧化石墨烯纳米卷包裹聚苯胺纳米纤维.采用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法制备了聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析仪、傅里叶变换红外光谱以及X-射线衍射等对该复合材料的形貌、组成和结构进行表征,并采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗等方法对其电容性能进行研究.结果表明,利用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法能够成功将聚苯胺纳米纤维包裹进氧化石墨烯纳米卷中,最终将氧化石墨烯还原后得到聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料;该复合材料经过5 000次循环充放电后电容量保持率达到75%;当复合材料中的聚苯胺纳米纤维质量分数为67%时,该复合材料在2.2A/g的电流密度下,质量比电容达到639F/g,表现出优异的电容性能.     

聚苯胺-镧掺杂LiNi铁氧体纳米复合物的合成和磁性能研究

通过溶液聚合法制备了聚苯胺-镧掺杂L iN i铁氧体(L iN i0.5La0.08Fe1.92O4)纳米复合物,采用X-射线衍射、傅立叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、热失重分析、原子力显微镜和振动样品磁强计研究了复合材料的结构、形貌和磁性能.研究表明,铁氧体颗粒与聚苯胺之间存在化学键合作用,铁氧体纳米粒子的引入能够提高聚苯胺的热稳定性,并对复合材料的形貌有一定的影响.在外加磁场作用下,复合材料表现出亚铁磁性物质具有的磁滞现象,且其饱和磁化强度和矫顽力都比纯铁氧体小.     

纳米纤维素增强聚苯胺复合材料的制备及性能

 为制备一种新型聚苯胺导电复合材料,以盐酸作为掺杂酸,过硫酸铵作为氧化剂,采用原位聚合法,将从废报纸中提取的纳米纤维素与苯胺单体复合,合成了纳米纤维素增强聚苯胺导电复合材料。分别利用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、四探针测试仪、万能力学实验机,测试纳米纤维素增强聚苯胺导电复合材料的化学成分、微观结构、导电率、力学性能。结果表明,当聚苯胺的质量分数达到20%时,掺杂纳米纤维素的聚苯胺复合材料保持了良好的导电性能,同时提高了韧性。     

纳米纤维素增强聚苯胺复合材料的制备及性能

为制备一种新型聚苯胺导电复合材料,以盐酸作为掺杂酸,过硫酸铵作为氧化剂,采用原位聚合法,将从废报纸中提取的纳米纤维素与苯胺单体复合,合成了纳米纤维素增强聚苯胺导电复合材料。分别利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、四探针测试仪、万能力学实验机,测试纳米纤维素增强聚苯胺导电复合材料的化学成分、微观结构、导电率、力学性能。结果表明,当聚苯胺的质量分数达到20%时,掺杂纳米纤维素的聚苯胺复合材料保持了良好的导电性能,同时提高了韧性。     

水溶性聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及光限幅性能

为了制备激光防护材料,采用原位聚合法制备了水溶性聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料。通过红外光谱分析、紫外-可见光光谱、透射电子显微镜等表征,用方形四探针法测量薄膜电导率。结果表明,水溶性聚苯胺包裹在碳纳米管表面,聚苯胺包裹层的厚度大约在15～25nm;复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高了一个数量级。复合材料水分散液在低入射光强下透光率接近85%时;入射光强达到2.5J/cm2,透光率降至11%。因此,复合材料水分散液的光限幅性能优于碳纳米管,具有良好水分散性,有望实现材料的器件化。     

水溶性聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及光限幅性能

为了制备激光防护材料,采用原位聚合法制备了水溶性聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料。通过红外光谱分析、紫外-可见光光谱、透射电子显微镜等表征,用方形四探针法测量薄膜电导率。结果表明,水溶性聚苯胺包裹在碳纳米管表面,聚苯胺包裹层的厚度大约在15～25 nm;复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高了一个数量级。复合材料水分散液在低入射光强下透光率接近85%时;入射光强达到2.5 J/cm2,透光率降至11%。因此,复合材料水分散液的光限幅性能优于碳纳米管,具有良好水分散性,有望实现材料的器件化。     

NiFe_2O_4/PANI复合材料的制备及性质研究

有机-无机复合材料因其兼具有机聚合物和无机材料的优良特性,在热、气敏和磁学等方面赋予复合材料许多优异的特性。聚苯胺是一种制备条件温和,环境稳定性好的导电材料,但其较差的热稳定性限制了其应用。无机磁性材料的加入可以增强聚苯胺的热稳定性,同时可以改变其磁性以及物理、化学等方面的性能。以过硫酸铵为氧化剂和掺杂剂经原位氧化聚合制备铁酸镍(NiFe_2O_4)/聚苯胺(PANI)复合材料,用以提高聚苯胺的热稳定性。分别采用XRD、FTIR和SEM对产物的结构、晶型和形貌进行了表征,并借助TG测定了产物的热稳定性。结果表明,复合材料由NiFe_2O_4内核和外层PANI包覆而成,并且NiFe_2O_4微粒的含量为20%时,复合材料包覆效果和热稳定性最好。     

聚苯胺封端结构的核磁共振研究

利用1H NMR、13C NMR、极化转移实验(13C DEPT135)和红外光谱技术讨论了低相对分子质量本征态聚苯胺和盐酸掺杂态聚苯胺的封端结构和掺杂态链结构,确定了聚苯胺中各个C原子的化学位移归属和封端结构. 证实了一步掺杂和二步掺杂的聚苯胺链结构都符合"四环BQ变体"理论模型.     

聚苯胺膜电变色反应的椭圆偏振光谱

用现场椭圆偏振技术在330-700nm波长范围内研究了从酸性水溶液中电聚合而成的聚苯胺膜的电变色反应。膜的还原态(-0.2V)在390-400nm、氧化态(0.55V)在500-530nm出现椭圆谱峰;从还原态(黄色)到氧化态(绿色)的电变色反应要经历一个中间态,其谱峰出现在466-470nm。     

染料掺杂聚苯胺半导体薄膜的性能研究

采用电化学方法,制备了不同染料掺杂的聚苯胺薄膜,同时对染料掺杂后聚苯胺的结构和性能进行了表征,对其在紫外可见光区的吸收特性进行了研究.研究结果表明:染料掺杂后的聚合物薄膜电导率分别为:直接耐晒蓝掺杂为0.142S/cm;直接耐晒翠蓝掺杂为1.05S/cm;直接耐晒黑掺杂为0.796S/cm.直接耐晒蓝、直接耐晒翠蓝、直接耐晒黑掺杂均可使聚苯胺在可见光谱范围内的光吸收增强,可较大幅度地改善聚苯胺的光谱响应范围,同时又使得有机染料掺杂后的聚苯胺薄膜保持很高的电导率.另外,染料的种类对掺杂后聚苯胺的热稳定性有很大的影响     

杂多酸/聚苯胺掺杂材料的制备、表征及性质

采用固相合成法,以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,制备了4种杂多酸/聚苯胺掺杂材料。测定了其在CHCl3和CCl4中的溶解度,并以红外光谱、紫外—可见光谱、X射线粉末衍射、电导率等测试手段对掺杂材料进行了表征。通过与本征态聚苯胺相比,证明出制备的材料是掺杂材料,同时表明聚苯胺经质子酸掺杂后,形成共轭结构,从而具有良好的导电性能。     

聚苯胺电极过程研究

对聚苯胺电极在恒电流阶跃下电极电位随时间的变化曲线进行模拟。通过分析聚苯胺电极过租建立了物理模型,并经过数学抽象推导出电极过程的定量关系。用拟线性化方法时方程求解并进行参数估计,得到了离子在聚苯胺膜中的扩散系数。实验结果和理论计算较好地吻合。     

兼具铁磁性的导电聚苯胺复合物电磁参数及吸波性能的研究

制备了两种磁性材料与聚苯胺合成的复合物,采用3cm波导式测量线在8～14GHz频率范围内．用多点拟合的实验和计算方法对这类复合聚苯胺的电磁参数及微波吸收特性参数进行了测量．实验结果表明,复合聚苯胺在吸收剂中的浓度对电磁参数及吸波性能的影响很大．对Mn-Zn铁氧体复合聚苯胺,当浓度为0．23g／cm^2时,其平均衰减为14．767dB,最大衰减为40．260dB,衰减为10dB时的频宽可达3．6GHz,是一种性能优良的微波吸收材料。     

电致变色材料—聚苯胺膜的制备及显色

研究了采用恒电位法,在氧化铟（锡）导电玻璃上制备聚苯胺膜,探讨了酸度和电位对聚苯胺膜显色的影响。     

原位聚合-热膨胀制备聚苯胺/膨胀石墨复合物及导电性能研究

以-100目(孔径0.254 mm)低温可膨胀石墨为石墨固体膨胀剂,采用原位聚合-热膨胀技术制备了聚苯胺/膨胀石墨复合物,并对聚苯胺/膨胀石墨复合物进行了形貌和结构表征.同时,对聚苯胺/膨胀石墨复合物的导电性能进行了研究.结果显示,聚苯胺/膨胀石墨复合物颗粒具有蠕虫状形貌和聚苯胺包覆在膨胀石墨上的结构,其膨胀体积为10.0 mL/g;实验结果表明,反应时间和反应温度对聚苯胺/膨胀石墨复合物的导电率有影响.     

活性碳纤维在硫酸介质中电沉积聚苯胺

利用活性碳纤维电极在硫酸溶液中采用循环伏安方法电沉积聚苯胺.随着聚苯胺的生长,循环伏安图中出现四个可逆的氧化还原峰.与聚苯胺的沉积生长对应的阴极沉积电量随着单体浓度、电解质浓度的增大而增大,随着扫描速率增大而减少.理论计算扫描电镜的结果都表明,活性碳纤维电极表面沉积的聚苯胺分为两层,底层为致密的结构,上层为低密度的开放性结构.