3,4-乙撑二氧噻吩的合成工艺研究进展

聚3,4-乙撑二氧噻吩具有导电率高、热稳定性好、成膜性好的特点。在光伏电池、抗静电与电磁屏蔽等领域具有良好的用途。由于传统的3,4-乙撑二氧噻吩单体合成过程繁杂,导致3,4-乙撑二氧噻吩单体收率低、价格昂贵,至今未得到良好应用。本文介绍了合成3,4-乙撑二氧噻吩单体的最新研究进展,着重讨论了以价廉易得的氯乙酸乙酯为原料,经亲核取代、酯缩合、烷基化、水解与脱羧合成3,4-乙撑二氧噻吩的新"五步法"合成路线。通过对3,4-乙撑二氧噻吩新"五步法"合成路线的分析,总结了各步最优合成方法与条件,为3,4-乙撑二氧噻吩研究开发提供了借鉴。     

3,4-乙撑二氧噻吩合成及其聚合物应用进展

3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)是导电聚合物——聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)的单体。目前，国内EDOT的产量和品质等方面较国外有较大差距。因此，对EDOT的合成工艺进行深入研究有着重要的社会和经济效益。总结了EDOT的主要合成方法及其聚合物在防腐蚀涂层、超级电容器、钙钛矿太阳能电池、水凝胶等领域的应用与发展。     

3,4-乙撑二氧噻吩(EDT)及其聚合物(PEDT)的合成与应用

介绍了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)简称为PEDT的导电机理,性质特点,应用前景及单体EDT的合成情况.通过聚苯乙烯磺酸(简称为PSS)掺杂,解决了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的加工问题,所得PEDT\PSS膜具有电导率高,很好的抗水解性和光稳定性及热稳定性(在110～200度的高温下能耐1000h,其膜电导率几乎不变),已在固体电解电容器、抗静电涂层、电容器电极材料等方面获得成功应用.     

4,7-二（2,3-二氢噻吩并[3,4-b][1,4]二噁英-5-基）苯并[1,2,5]噻二唑的合成及其电聚合

聚噻吩的重要衍生物聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）是应用最成功的导电高分子聚合物之一。以苯并噻二唑为受体单元,设计合成了前驱体化合物4,7-二（2,3-二氢-噻吩并[3,4-b][1,4]二噁英-5-基）苯并[1,2,5]噻二唑（EDOT-BT-EDOT）,发现其具有优异的桔红色发光性能,对其进行电聚合能够获得相应聚合物材料P（EDOTBT-EDOT）。聚合物材料表现出良好的电化学活性和稳定性以及平整致密的表面形貌。     

新方法合成3，4-乙撑二氧噻吩系列化合物

从2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯衍生物出发,微波辐射下采用一锅法成功合成了一系列3,4-乙撑二氧噻吩类化合物.3,4-乙撑二氧噻吩类化合物的结构经13CNMR、1HNMR、IR和元素分析进行了表征.此外,本文讨论了原料的量、催化剂和溶剂对3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)收率的影响.     

聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/多壁碳纳米管导电复合材料制备与性能

通过3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)在多壁碳纳米管(MWNTs)表面的原位氧化聚合,得到聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)掺杂聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)/多壁碳纳米管导电复合材料。复合材料中PEDOT-PSSNa包覆在MWNTs表面,形成MWNTs为核、PEDOT-PSSNa为壳的纳米复合结构,PEDOT与MWNTs间存在较强的π-π*共轭效应。复合材料的热失重受PEDOT分子骨架热降解和MWNTs热分解的双重控制,在300~500℃的热稳定性较PEDOT-PSSNa明显提高。聚合得到的核(MWNTs)-壳(PEDOT-PSSNa)结构能均匀分散在水中,形成具有良好透光性的水溶性复合分散体系。将水溶性复合材料涂覆于PET薄膜表面,室温电导率比PEDOT-PSSNa提高2个数量级。     

微波辐射下一锅法合成3,4-乙撑二氧噻吩类化合物

首次从2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯衍生物出发,微波辐射下采用一锅法成功合成了一系列3,4-乙撑二氧噻吩类化合物.实验表明,该法具有反应条件温和、收率高和操作简单的优点.3,4-乙撑二氧噻吩类化合物的结构经 ~1HNMR 、~13CNMR、IR和元素分析进行了表征.也讨论了原料的量、催化剂和溶剂对3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)收率的影响.     

聚噻吩及其衍生物在金属防腐领域中的应用

介绍了聚噻吩及其衍生物在金属防腐领域中的应用,具体分析了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)和改性PEDOT的防腐性能,并针对其在防腐应用中存在的问题,提出了应对措施。     

微纳米花状高聚物纤维基有机电化学晶体管及其性能

纤维基有机电化学晶体管因其生产工艺灵活、柔性可编织、工作电压低、灵敏度高、选择性及生物相容性优异等特点在可穿戴柔性电子产品、理疗保健和生物传感领域应用前景广阔,并成为各国科研工作者争相研究的热点。针对目前有机薄膜晶体管平面结构存在的缺陷,采用一维柔性芳纶纤维为电极原材料,分别利用十六烷基三甲基溴化铵和氧化石墨烯对纤维表面进行改性,并在改性纤维表面原位聚合一层聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚对苯乙烯磺酸钠导电高分子。所得纤维电极导电性可高达600Ω/cm,将该纤维电极组装成有机电化学晶体管器件,其输出性能稳定且开关比可达103数量级。     

聚（3，4-乙撑二氧噻吩）/樟脑磺酸复合材料的合成及其电化学性能

以樟脑磺酸(HCSA)为掺杂剂,FeCl3为氧化剂,通过化学氧化聚合合成了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/樟脑磺酸(PEDOT/HCSA)复合材料;采用FTIR和SEM对其结构和形貌进行了表征;探讨了掺杂剂与单体摩尔比、氧化剂用量和反应时间对产品导电性能的影响;分析了产品的电化学性能。结果表明,当n〔3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)〕:n(樟脑磺酸):n(氯化铁)=2:1:40,反应时间41 h时,复合材料具有良好的导电性能和电化学性能,电导率为10.4 S/cm,经150次充放电老化后比容量可保持在140 F/g左右,是一种潜在的超级电容器电极材料。     

Conductive polymers/polyacrylonitrile composite fibers: Fabrication and properties

Polypyrrole/polyacrylonitrile, polyaniline/polyacrylonitrile, and poly(3,4‐ethylenedioxythiophene)/polyacrylonitrile composite fibres were fabricated successfully by in situ polymerization. The morphologic observations confirmed the uniformly‐covered polyacrylonitrile fiber surface by conductive conjugated polymers. These composite fibers exhibited conductivity in the range of 1.4 × 10⁻² to 5.2 × 10⁻¹ S cm⁻¹. Improved thermal stability of the composite fibers was observed from thermogravimetric analysis results. Structural analysis indicated that the interactions of both hydrogen‐bonding and the electrostatic attraction existed between polyacrylonitrile chains and conjugated polymers. These novel composite fibers still possessed original fibrillar morphology and strength properties and showed a good stability to atmosphere and washing. POLYM. COMPOS., 2010. © 2009 Society of Plastics Engineers     

聚丙烯腈/聚苯胺复合纤维的制备及其抗静电性能

用苯胺(ANI)与聚丙烯腈(PAN)纤维接枝聚合的方法制备PAN/PANI复合纤维,研究了其抗静电性能。分别讨论了预处理和苯胺用量对复合纤维质量增加率的影响以及纤维质量增加率对纤维质量比电阻的影响。PAN/PANI纤维将常规PAN纤维的质量比电阻由1010Ω.cm降低到108Ω.cm,改善了PAN纤维的抗静电性能。     

纳米硫化镉/偕胺肟复合纤维的制备及抗菌性能研究

以聚丙烯腈纤维(PAN)为原料,改性制得含有偕胺肟基团的螯合纤维(AOCF),使其与纳米硫化镉反应,制得纳米硫化镉/偕胺肟复合纤维(nano-CdS/AOCF)。运用扫描电镜(SEM)及X-衍射能谱仪(EDX)对样品进行了表征,并研究了纤维对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能。结果表明,在纤维表面生成了分散均匀的纳米硫化镉,纳米硫化镉/偕胺肟复合纤维具有良好的抗菌性能。     

纤维增强型二氧化硅气凝胶复合材料常压制备及表征

采用溶胶-凝胶法分别制备了木质素纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维等5种纤维增强型二氧化硅气凝胶复合材料,并对其进行了表征。结果表明：聚丙烯腈纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的收缩率最小（仅为9%）,且比表面积最大（为583 m2/g）;玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的块体光滑度最好;聚丙烯纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的透明度最高。纤维本身材质的差别导致了其与凝胶粒子的结合程度有所差异,因而对复合材料块体的透明度、比表面积、收缩率产生影响,而5种纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的疏水性能均非常良好。     

纳米硫化镍/偕胺肟复合纤维的制备及性能研究

以含偕胺肟基团的螯合纤维(AOCF)为原料,使其与纳米硫化镍反应,制得纳米硫化镍/偕胺肟复合纤维(nano-NiS_2/AOCF)。运用扫描电镜(SEM)及X-衍射能谱仪(EDX)对样品进行了相应的表征,并研究纤维对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能。结果表明,在纤维表面生成了分散均匀的纳米硫化镍,0.18g的nano-NiS_2/AOCF对大肠杆菌的抗菌能力与0.8万单位的青霉素相当,而0.10g的nano-NiS_2/AOCF对枯草芽孢杆菌的抗菌能力与0.5万单位的青霉素相当。     

二次掺杂聚苯胺的PAN复合纤维抗静电性能研究

将苯胺与聚丙烯腈(PAN)纤维接枝聚合,第一次采用5-磺基水杨酸(SSA)掺杂制得PAN/聚苯胺(PANI)复合纤维,再以盐酸(HCl)第二次掺杂制得PAN/PANI复合纤维;研究了第二次掺杂的反应条件及PAN/PANI复合纤维的抗静电性能。结果表明:红外光谱分析证明了PAN/PANI复合纤维中有PANI存在;HCl第二次掺杂最佳条件为HCl浓度2 mol/L,反应温度0℃,反应时间6 h,PAN/PANI复合纤维的比电阻约2 kΩ.cm;第二次用HCl掺杂的复合纤维的抗静电性能比第一次用SSA掺杂的抗静电性能更好。     

碳纳米管/聚丙烯腈导电纤维的结构与性能

使用浓硫酸和浓硝酸的混合溶液将多壁碳纳米管进行功能化处理后与聚丙烯腈(PAN)进行共混,采用湿法成形技术制备出了多壁碳纳米管/PAN导电纤维。采用扫描电镜、动态力学分析等手段对纤维的结构进行了分析,对纤维的物理机械性能及导电性能进行了测试。结果表明:添加碳纳米管5%时PAN纤维的强度、储存模量及玻璃化转变温度提高,断裂伸长率下降;添加经过功能化处理的碳纳米管可以有效地提高纤维的导电性能,当含量为5%时,电导率可达10-3S/cm。     

静电纺丝纤维滤材表征及其气液过滤性能

以聚丙烯腈与二甲基甲酰胺为原料配制纺丝溶液,采用静电纺丝技术制备玻璃纤维/聚丙烯腈纤维/玻璃纤维三层复合滤材,研究了纺丝溶液浓度与纺丝电压等参数对纤维形貌及尺寸的影响,分析了复合滤材的过滤性能. 结果表明,控制不同纺丝溶液浓度可得形貌不同的纤维,且溶液浓度越大纤维尺寸越大;纺丝电压对纤维形貌的影响较小,但增加纺丝电压使静电纺纤维层的孔径减小. 相比玻璃纤维滤材,复合滤材过滤效率明显提升,稳态效率最大可提升21%,最易穿透粒径效率最大可提升39%,但复合滤材孔径较小时,过程压降增加了一段跳跃阶段,纳米纤维层表面形成液膜,使复合滤材稳态压降升高.     

Oxidative stabilization of PAN/SWNT composite fiber

PAN/SWNT composite fibers have been spun with 0, 5, and 10 wt% single wall carbon nanotubes (SWNTs). Tensile fracture surfaces of polyacrylonitrile (PAN) fibers exhibited extensive fibrillation, while for PAN/SWNT composite fibers, tendency to fibrillate decreased with increasing SWNT content. The reinforcing effect of SWNTs on the oxidized polyacrylonitrile (PAN) fiber has been studied. At 10 wt% SWNTs, breaking strength, modulus, and strain to failure of the oxidized composite fiber increased by 100%, 160%, and 115%, respectively. Tensile fracture surfaces of thermally stabilized PAN and the PAN/SWNT fibers exhibited brittle behavior and well distributed SWNT ropes covered with the oxidized matrix can be observed in the tensile fracture surfaces of the fibers. No de-bonding has been observed between unoxidized or the oxidized PAN matrix and the nanotube ropes. Higher strain to failure of the oxidized composite fiber as compared to that of the oxidized control PAN fiber also suggests good adhesion/interaction between SWNT and the oxidized matrix. Thermal stresses generated on the composite fiber during the oxidation process were lower than those for the control fiber. The potential of PAN/SWNT composite fiber as the precursor material for the carbon fiber has been discussed.     

纳米ATO的表面修饰及抗静电腈纶的制备

以聚丙烯酰胺(PAM)为分散剂,制备纳米ATO(SnO2·Sb2O3)导电粉末水相悬浮液,并用硅烷偶联剂修饰,将修饰后的纳米ATO悬浮液加入到聚丙烯腈原液(NaSCN溶剂)中共混,得到蓝绿色的聚丙烯腈共混原液。采用Zeta纳米粒度与电位分析仪、热台偏光显微镜、红外光谱等仪器测试了纳米ATO微粒在聚丙烯腈原液中的分散性能;用流变仪研究了共混原液的流变性能。在中型湿法纺丝机上纺制了2h左右的腈纶纤维,不堵喷丝孔。测试了纤维的力学性能和抗静电性能,用DSC和TG研究了纤维的热性能。