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本论文采用低温氧化聚合、原位氧化掺杂两种方法制备了一系列不同磺酸掺杂的聚苯胺,通过超声波分散技术制备了相应的聚苯胺/环氧树脂复合膜,分析了聚苯胺的力学性能、电学性能,并用SEM和XPS研究了聚苯胺在基体中的分布形态和元素分布。考察了复合膜的热稳定性能以及掺杂离子和制备方法对聚苯胺环氧树脂复合膜的形态结构和性能影响规律。 在低温氧化聚合合成聚苯胺的研究中,采用-25℃为反应条件,过硫酸铵为氧化剂氧化聚合苯胺,并用甲磺酸、对甲基苯磺酸、对氨基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸进行“二次掺杂”,就可制备得到不同掺杂酸掺杂的聚苯胺。随着引入的掺杂离子的不同,掺杂态聚苯胺的模量和硬度会发生不同的变化。当引入的基团位阻较大时,由于不能形成致密的结构,因此,模量和硬度迅速减小,力学性能下降。当复合膜中聚苯胺含量较小时,主要表现出来的是环氧树脂基体的性质,因此模量和硬度的变化并不明显。 同时,聚苯胺环氧树脂复合膜的导电率及渗透极限还与掺杂酸有关。在相同的条件下,对氨基苯磺酸(ABSA)离子能得到最高的表面导电率(10-7S/cm),达到了抗静电的要求,但其渗透极限也最高(也仅为1.0%wt)。渗透极限的改变主要是由于不同掺杂离子导致聚苯胺在环氧树脂中的分布状态不同所引起的。就低温氧化聚合的聚苯胺而言,樟脑磺酸掺杂的聚苯胺在环氧树脂中分布较好。 研究了同种酸不同合成方法对聚苯胺形态和性能的影响。研究结果表明,原位氧化制备的聚苯胺复合膜中,聚苯胺粒子分散明显要好于低温条件下制备的聚苯胺,聚苯胺粒子有明显的边缘溶剂化现象。因此,仅仅考虑聚苯胺粒子与母体的兼容性,原位氧化聚合要优于低温聚合。但是低温聚合制备的聚苯胺能够获得更好的力学性能(ABSA除外)。 热重法分析了聚苯胺环氧树脂复合膜的耐热性,其热分解温度在350℃左右,热稳定性良好,与合成方法基本无关。 以上结果表明,聚苯胺/环氧树脂复合膜由于具有优良的耐热性能和良好的力学性能,较低的渗透极限,虽然目前聚苯胺的研究还不够成熟,但是仍然具有极大的潜在应用价值。