原位聚合法制备聚苯胺/多壁碳纳米管纳米复合材料及其热稳定性能

为合成树脂/聚苯胺(PANI)/多壁碳纳米管(MWCNTs)三元纳米复合电磁屏蔽材料的制备提供理论依据,在苯胺的盐酸溶液中,以过硫酸铵为氧化剂,采用原位聚合法制备PANI/MWCNTs纳米复合材料,并对PANI/MWCNTs纳米复合材料的结构、形貌以及热稳定性能进行研究。结果表明:PANI成功包覆在MWCNTs表面,且PANI和MWCNTs存在一定的相互作用;PANI在MWCNTs表面不均一性的有序生长,有效地改善了MWCNTs的分散性;PANI/MWCNTs纳米复合材料的热分解起始温度达到280℃,当温度为364℃时,热失重率为20%,说明PANI/MWCNTs纳米复合材料具有良好的热稳定性。     

柔性智能聚苯胺/聚氨酯导电纳米纤维的制备及性能

利用静电纺丝技术制备聚氨酯(PU)纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺(PANI),得到具有优良导电性能的柔性PU/PANI复合纳米导电纤维。通过扫描电镜观察到表面均匀包覆聚苯胺的复合纳米纤维;红外光谱结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺。通过实验可知,聚苯胺最佳聚合工艺为苯胺单体浓度为1.3 mol/L、聚合时间为120 min。导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维导电性能优良,电导率可达7.6×10-1S/cm,经聚合后力学性能较为稳定。将PU/PANI导电纳米纤维制成简易柔性传感器件,探究发现PU/PANI导电纳米纤维具有柔性应变电学性质,且反应灵敏。     

聚苯胺/碳纳米管的原位复合

通过原位溶液聚合制备了聚苯胺/碳纳米管(PANI/CNT)复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光光谱(UV-VIS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)及差示扫描量热法(DSC)研究了PANI/CNT复合材料的结构与性能。研究表明,苯胺(ANI)的聚合倾向于在碳纳米管(CNT)表面进行,形成PANI包覆的CNT。CNT表面PANI层的厚度随溶液中ANI含量的增加而增加;当溶液中ANI含量较低时,CNT表面PANI层厚度均匀;当ANI含量过高时,CNT表面PANI层厚度不均匀,形成一些颗粒状附着物。PANI与CNT之间主要是物理吸附;PANI/CNT复合材料的电导率远高于PANI本身。同时,PANI/CNT复合材料的耐热性远高于PANI,并受PANI含量影响。     

乳液聚合法制备有机改性高岭土/聚苯胺复合材料及其性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵为有机化改性试剂,对高岭土进行改性,再以苯胺为单体,十二烷基苯磺酸为掺杂剂与乳化剂,过硫酸铵为引发剂,采用乳液聚合法制备有机改性高岭土/聚苯胺复合材料。结果表明,利用四探针技术测试发现,随着有机改性高岭土掺量的增加,复合材料电导率逐渐下降;FT-IR分析证明采用乳液聚合法可实现高岭土有机化改性及其与聚苯胺原位复合;TGA分析结果表明,复合材料耐热性能随改性高岭土引入量的增加而逐渐增强,当掺量为50%(质量分数)时,聚苯胺的分解起始温度和失重最快温度分别提高了13℃和36℃;采用SEM分析证明二者复合成功;XRD分析说明改性高岭土与聚苯胺的复合仅通过物理吸附作用而未发生插层。     

银/聚苯胺纳米复合材料的制备及形成机理

采用反胶束原位复合法制备了银/聚苯胺(Ag/PANI)纳米复合材料,并且探讨了Ag/PANI纳米复合材料的形成机理。通过红外光谱、紫外吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对复合物进行了表征。研究结果表明,Ag/PANI复合材料中Ag为纳米粒子,粒径为50 nm,苯胺自吸附在银纳米粒子表面聚合,形成PANI包覆Ag纳米粒子壳-核结构。Ag纳米粒子在PANI中均匀分散,Ag/PANI复合粒子大部分呈现类球形状的表面形貌,复合粒子粒径较PANI有了明显减小。并提出了Ag/PANI复合材料的形成机制。     

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝（CNF）与片层结构的氧化石墨烯（GO）形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯（rGO）复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺（PANI）气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1 mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9 Fg-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。      

碳纳米管的等离子体功能化及其聚苯胺复合材料的制备

采用等离子体技术对碳纳米管(CNTs)功能化,而后与苯胺原位聚合制备CNTs/聚苯胺(PANI)复合材料。电导测试结果表明:相对于CNTs的强酸氧化法(0.936S/cm),等离子体处理更易获得高电导率的复合材料(2.86S/cm)。相应的最佳等离子体工艺参数为:处理功率50W、时间5min、压力0.08Torr、温度110℃、磁场线圈电流0.08A及电极距离5cm。SEM观察发现:聚合后,CNTs的光滑表面转变成粗糙结构,同时管径增加了80nm。XRD、FTIR及Raman结果均证实:PANI被均匀包覆于CNTs的表面。     

PVA对氧化石墨烯/聚苯胺微观形貌及电化学性能的影响

采用原位聚合法制备了不同聚乙烯醇(PVA)表面活性剂添加量的聚苯胺(PANI)以及氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI)复合材料。借助扫描电镜、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱分析等表征手段对材料的物相组成、微观结构和形貌进行了分析。将材料压制电极并组装成扣式电池,利用循环伏安曲线和电化学阻抗谱对材料进行电化学性能检测。探讨了表面活性剂PVA的添加量对PANI以及GO/PANI的微观结构、形貌、电导率及电化学性能的影响。结果表明,当PVA与苯胺(AN)的摩尔比为0.000075时,PVA的引入明显降低了PANI及GO/PANI复合材料的团聚,PVA75/PANI的电导率比纯PANI的电导率提高了2倍,GO/PVA75/PANI复合材料的电导率比未加PVA的GO/PANI复合材料提高了5倍。当PVA与AN的摩尔比为0.000075时,PVA75/PANI和GO/PVA75/PANI复合材料的比电容分别达到986和1 223F/g。     

聚苯胺-高岭土纳米复合材料的制备与表征

苯胺分子中的氨基-NH_2可与高岭土层间氧原子或羟基—OH形成更强氢键,发生插入反应而“溶胀“。过硫酸铵引发苯胺原位聚合,成功制备了聚苯胺—高岭土纳米复合粉体。经粒度分析、SEM、XRD和导电率测定等手段,表征了复合粉体的结构与性能。结果表明:当高岭土含量达50wt.%时,复合材料的体积电导率为:0.253 S/cm。表观粒度与高岭土相比有较大幅度的提高,但分布变窄。由于层状高岭土的诱导作用,使聚苯胺的结晶度提高,聚苯胺与高岭土之间不是简单的混合,存在氢键相互作用。高岭土层间受限环境和聚苯胺与高岭土之间的氢键自组装,高岭土层间羟基—OH对聚苯胺有质子掺杂作用,使聚苯胺的结构与性能发生了变化。     

有机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒复合材料的制备及性能表征

以磺基水杨酸为掺杂剂,采用化学原位聚合法合成了聚苯胺/凹凸棒土(PANI/ATP)纳米导电复合材料,并通过SEM、XRD和FT-IR技术对样品的形貌、结构进行表征。同时考察了苯胺(Ani)与凹凸棒土(ATP)质量比对复合材料体积电阻率的影响。结果表明:苯胺单体在凹凸棒土的表面发生原位聚合,并以非晶态形式包覆在凹凸棒土的表面,形成有机包覆层。随着苯胺用量的增多,纳米复合材料的电导率逐渐增大,当Ani/ATP质量比超过20∶80时,电导率增加缓慢并趋于稳定。     

以氧化石墨烯为氧化介质制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料

采用超声辅助Hummers法制得厚度约为1 nm的氧化石墨烯, 以其为氧化介质与苯胺反应合成了石墨烯/聚苯胺(RGO/PANI)导电复合材料。利用AFM、SEM、XRD和FTIR对反应所得产物进行了表征。结果表明: 苯胺在略高于室温的酸性水溶液中可以对氧化石墨烯(GO)进行还原, 而苯胺自身则被氧化石墨烯中大量的含氧基团氧化并发生聚合反应, 最终生成RGO/PANI导电复合材料, 当苯胺用量为1 mL, 氧化石墨烯用量为0.1 g, 在水浴温度为70 ℃下剧烈搅拌24 h时, 获得的RGO/PANI复合材料导电性最佳, 约为10 S/cm。     

可溶性DBSA掺杂PANI接枝MWNTs复合材料的结构与性能

多壁碳纳米管(MWNTs)经对苯二胺功能化后,苯胺基团以3.7%的含量通过酰胺键连接到MWNTs表面(p-MWNTs),以十二烷基苯磺酸(DBSA)为掺杂剂和乳化剂,通过原位聚合,制备了在四氢呋喃(THF)中稳定溶解的DBSA掺杂聚苯胺(PANI)接枝MWNTs(PANI-g-MWNTs)导电复合材料.采用Raman光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和四电极电导率仪研究复合材料的结构与性能.实验结果表明,p-MWNTs表面的苯胺基团参与原位聚合反应,使PANI与p-MWNTs通过酰胺键连接起来,形成以p-MWNTs为核、DBSA掺杂PANI为壳的纳米结构.包覆层中DBSA掺杂PANI受限生长在p-MWNTs表面,其结构规整度较纯DBSA掺杂PANI提高.DBSA掺杂PANI-g-MWNTs复合材料溶解在THF中获得31.55 mg/mL的溶解度和至少1个月的稳定性,该复合材料的室温电导率为6.23×10-1 S/cm,较纯DBSA掺杂PANI提高1个数量级.     

PANI/CoFe_2O_4复合纤维材料的模板-原位聚合法制备及其电磁性能

以棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有纤维结构的CoFe2O4磁性材料,并利用苯胺单体在CoFe2O4纤维材料表面的原位聚合制备了CoFe2O4/PANI复合纤维材料。借助SEM、XRD、FT-IR、四探针电导率仪及VSM等技术研究了材料的形貌、结构以及电磁性能等。结果表明,通过上述方法可以制备出CoFe2O4与PANI相间以化学键结合的复合纤维材料;复合材料兼具电、磁性能,在所研究的含量范围内,其电导率随CoFe2O4含量增加而降低,饱和磁化强度随之升高,复合材料的矫顽力均高于CoFe2O4,并随CoFe2O4含量减少而增加。复合材料良好的磁性能是材料的特殊微观形貌以及CoFe2O4、PANI二组分间相互作用等因素协同作用的结果。     

接枝聚合聚苯胺/CeO2-COOH复合材料的性能及聚合机制

对二氧化铈(CeO2)进行羧基化改性得到羧基化二氧化铈(CeO2-COOH),并与苯胺(An)接枝聚合得到核壳结构聚苯胺/二氧化铈复合材料(PANI/CeO2-COOH)。采用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜及旋转圆盘电化学测试技术分析材料的结构及性能。结果表明,CeO2-COOH的CeIII/CeIV的比值接近1,具有较高的表面氧空位;PANI/CeO2-COOH中PANI接枝效果较好,而且与纯PANI结构相同;CeO2-COOH与PANI之间通过价键接枝形成的PANI/CeO2-COOH复合材料起始分解温度在228℃左右,且在200~600℃内的分解速率较慢,表现出较好的热稳定性;在1mol/LH2SO4中对电极进行循环伏安和恒电流充放电测试,PANI/CeO2-COOH复合材料电极不仅具有良好的峰对称性和最高阳极峰电流,而且还具有较好的电容性能,当电流密度为0.5A/g时,比电容达到149.5F/g。     

DBSA二次掺杂聚苯胺接枝多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

多壁碳纳米管(MWNTs)经对苯二胺功能化后,通过原位聚合及去掺杂和二次掺杂反应,首次制备了能在N_甲基吡咯烷酮(NMP)中稳定溶解的十二烷基苯磺酸(DBSA)二次掺杂聚苯胺接枝MWNTs(PANI-g-MWNTs)复合材料.研究表明:复合材料中PANI与p-MWNTs通过酰胺键连接,形成以p-MWNTs为核、DBSA 二次掺杂PANI为壳的纳米复合结构;当复合材料溶解在NMP中时,借助DBSA二次掺杂PANI的溶解性和p-MWNTs与PANI间的连接作用,使其在NMP中获得35.56mg/mL的溶解度和近1个月的稳定性;该复合材料的热稳定性在300～500℃明显提高,其室温电导率较DBSA二次掺杂PANI提高近两个数量级.     

脱掺杂聚苯胺纳米纤维/低密度聚乙烯复合材料的制备及介电性能EI北大核心CSCD

采用苯胺单体与氧化剂"迅速混合"的聚合方法制备了盐酸掺杂的聚苯胺(PANI)纳米纤维,后经氨水脱掺杂得到脱掺杂聚苯胺纳米纤维,利用扫描电子显微镜观察了脱掺杂PANI纳米纤维的形貌。通过熔融共混的方式配制出不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,采用傅里叶变换红外光谱研究了纳米复合材料的结构,并测量了不同温度、不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的电导率、击穿强度和不同频率下相对介电常数及介电损耗。研究结果表明,实验得到了直径均一的脱掺杂PANI纳米纤维;添加适量的脱掺杂PANI纳米纤维的LDPE复合材料电导率降低;添加少量脱掺杂PANI纳米纤维复合材料的击穿强度没有降低;复合材料的相对介电常数先降低后增大,但介电损耗一直在增大。     

原位聚合 ( PSS/ PANI) n复合膜的静电层2层自组装

基于静电相互作用 , 从苯胺单体出发原位聚合、现场掺杂、层2层自组装制备多层聚苯乙烯磺酸钠( PSS) /聚苯胺 ( PANI) 复合膜。为了明确控制 PSS/ PANI复合膜纳米结构的因素 , 以紫外2可见 (UV2Vis) 光谱跟踪 PSS/ PANI复合膜的成膜过程 , 系统地研究了基片性质、 氧化剂用量及沉积时间等溶液因素对单个双层复合膜纳米结构的影响 , 得到了制备单个双层复合膜的较优条件。在此基础上变换苯胺单体浓度 , 制备了不同纳米结构的多层复合膜 ( PSS/ PANI) n, 并用原子力显微镜 (AFM) 、 扫描电镜 (SEM) 及椭偏仪等对该多层复合薄膜的形貌结构进行了表征。结果表明 , 通过控制沉积条件 , 每双层复合膜的厚度可控制在 40～100 nm , 电导率可达- 12. 675 mS·cm , 并且可制备增长均匀的 8 个双层的 ( PSS/ PANI) 8复合膜。热失重分析 ( TGA) 表明 , ( PSS/ PANI) n多层复合膜的热稳定性优于普通 PSS/ PANI复合膜。     

高导电Sb-SnO_2/钛酸钾/聚苯胺复合材料的制备及其性能

采用两步法成功制备Sb-SnO2/钛酸钾/聚苯胺(SST/PANI)多元复合材料。首先制备包覆均匀的Sb-SnO2/钛酸钾(SST)复合物,然后以该复合物为载体,通过其表面苯胺(An)单体的化学氧化聚合获得目标产物。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热分析(TG-DTA)、Fourier红外光谱和交流阻抗测试对复合材料进行表征。结果表明:聚苯胺与SST之间主要为物理结合;当苯胺的包覆率为25%时,SST/PANI复合材料的体积电阻率可达1.8Ω·cm,且聚苯胺的包覆均匀性尚好。     

化学氧化聚合制备微/纳米结构聚苯胺研究进展

近年来多种见诸报道的新颖聚苯胺(PANI)微/纳米结构及其制备途径,可大体归为:主要控制了苯胺化学氧化聚合中聚合产物成核、生长过程或对聚合反应施加了影响.主要从聚合产物的生长和团聚、苯胺化学氧化聚合所用氧化剂和掺杂剂三方面归纳了制备微/纳米结构PANI的反应条件及其影响因素.     

碳酸钙基导电复合粉体的制备与性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,对碳酸钙进行包覆改性得到CaCO_3-SiO_2,采用原位聚合法制备聚苯胺(PANI)包覆的碳酸钙基导电复合粉体(CaCO_3-SiO_2-PANI);用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和电阻率测试等手段对样品进行分析表征,探讨CaCO_3-SiO_2复合粉体与苯胺(An)质量比对导电复合粉体形貌、结构和电导率的影响。结果表明:随着m(CaCO_3-SiO_2)∶m(An)从1∶1增加至3∶1,复合导电粉体的电导率从5.6×10~(-2) S·cm~(-1)减小至5.7×10~(-3) S·cm~(-1);质量比为3∶1时,导电复合粉体形貌变化明显,产物中生成少量硫酸钙;聚苯胺包覆不会改变碳酸钙的晶型;该导电复合粉体在温度200℃以下具有良好的耐热性和较高的电导率。