聚苯乙炔/碳纳米管复合材料的制备与导电性能研究

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碳纳米管(CNT)作为一种新型的纳米材料,由于具有十分独特的物理、化学性能以及在众多领域的潜在应用价值,成为近年来材料科学领域中一个非常令人注目的热点。另一方面,导电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变等良好的力学性能;同时又具有半导体的某些特征,以及光电导性能、电致色变性能及非线性光学性能等,显示出其广阔的应用前景,因而对导电高分子材料的研究引起了人们浓厚的兴趣。 本研究中用AlCl3作催化剂制备了PPA,再经浓H2SO4进行改性得到磺化聚苯乙炔(磺化PPA)。通过对CNT进行灼烧、盐酸、硝酸等方法进行处理,得到预处理后的CNT。最后将PPA和磺化PPA溶解在四氢呋喃中与采用不同方法预处理过的CNT按照不同比例进行超声共混,干燥后制得了PPA/CNT及磺化PPA/CNT复合材料,并进行了导电性能、XRD测试及SEM形貌观察。 PPA/CNT和磺化PPA/CNT复合材料的常温电导率测试表明,不加CNT时,磺化PPA较PPA的电导率高两个数量级;加入CNT后,随着CNT含量增加,复合材料的电导率升高,磺化PPA/CNT比PPA/CNT的导电阈值降低了大约1%,前者达到极限电导率所需CNT的量仅为后者的10%左右,本文还给出了描述电导率与CNT质量分数关系的相应数学表达式。 PPA/CNT及磺化PPA/CNT复合材料的变温电导率表明,CNT含量达阈值前、阈值时、阈值后,随温度变化影响复合材料电阻变化的因素有所不同。 磺化PPA、CNT、磺化PPA/CNT复合材料的XRD测试表明,在CNT界面上的磺化PPA有新的晶型产生。
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