聚3,4-乙烯二氧噻吩的化学氧化条件及性能EI北大核心CSCD

聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)的原位氧化聚合目前被广泛应用于复合功能材料的制备,而如何优化PEDOT的氧化聚合条件使其原位生长后材料的电导率提高成为研究的一大重要方向。文中采用化学氧化聚合法,以九水合硝酸铁(Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O)为氧化剂合成了导电聚合物PEDOT,研究了掺杂剂种类、聚合温度、单体浓度、单体与氧化剂比例对聚合得到的PEDOT链结构和导电率的影响。研究结果表明,在水作为反应溶剂,九水合硝酸铁为氧化剂的条件下,在60℃反应时间4 h,单体浓度7 g/L,单体与氧化剂的摩尔比为1∶1时,聚合得到的PEDOT电导率最高。     

高电导率聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸复合物的制备及表征

采用聚苯乙烯磺酸作为电荷平衡掺杂剂,通过氧化3,4-乙烯二氧噻吩聚合制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)。采用红外光谱、X-射线衍射图谱和四探针电导率测试仪分别对其结构和导电性能进行表征。X-射线衍射图谱表明PEDOT∶PSS为半晶态结构。电导率测试结果表明聚合工艺条件对PEDOT∶PSS电导率均有显著的影响,并在最佳工艺条件下制备出电导率高达73S/cm的PEDOT∶PSS。     

PSS-VS共聚物掺杂PEDOT的合成与表征

以苯乙烯磺酸钠(SSS)和乙烯磺酸钠(SVS)的共聚物PSS-VS为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用化学氧化法制备了PEDOT/PSS-VS分散体,研究了PSS-VS的共聚比、分子量和用量等因素对PEDOT/PSS-VS导电性能及平均粒径的影响,分析了PEDOT/PSS-VS粒子形成过程。结果表明,SSS/SVS共聚摩尔比为5/5,单体与APS摩尔比为60时制得的PSS-VS掺杂PEDOT具有较好的导电性和分散稳定性,SO3-/EDOT=2,APS/EDOT=1.5,PEDOT/PSS-VS固含量为2.8%时制得的PEDOT/PSS-VS电导率可达11.74S/cm,分散体平均粒径为447nm。     

氨基改性边缘氧化的石墨烯复合PEDOT:PSS透明热电薄膜的制备与性能研究

通过高锰酸钾和浓硫酸氧化石墨边缘,加入双氧水与氨水混合溶液进行剥层,得到边缘氧化石墨烯(EGO)。使用乙二胺对EGO进行氨基化改性,得到氨基改性的边缘氧化石墨烯(NEGO)。将NEGO与聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)水分散液混合,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基膜上涂膜,制备NEGO/PEDOT∶PSS透明热电薄膜。通过傅里叶变换红外光谱仪、显微拉曼成像光谱仪、X射线衍射仪,自制塞贝克系数测试装置、四探针测试仪等对样品进行表征。结果表明制备的NEGO能在PEDOT∶PSS酸性分散液中稳定分散,与PEDOT∶PSS有着强烈的π-π共轭作用,NEGO掺杂量为3%(质量分数)时,热电薄膜的热电效率最高,功率因子达到0.99μW/(m·K²),薄膜透光度大于80%。     

聚3,4-乙烯二氧噻吩/活性炭扣式复合电极的制备及其性能研究

采用原位聚合及物理球磨复合法制备了不同配比、具有多孔结构的聚3,4-乙烯二氧噻吩/活性炭扣式复合电极(PEDOT/AC)。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸脱附等温曲线、BJH孔径分布等方法对样品进行了表征。采用交流阻抗、循环伏安和恒流充放电等方法研究了不同配比复合电极的电化学特性。结果表明AC作为PEDOT的支架,不仅可以提高电极的比容量,还能增强由于PEDOT力学性能低而造成的循环寿命低的问题。当PEDOT占PEDOT/AC质量的40%时(P40电极),电极的微孔孔径主要分布在2~10nm之间,比表面积达1186.3m2/g。P40电极比容量可以达到157F/g,经过2000次循环后仍保持有87.6%的比容量,具有优异的循环特性。     

新型聚苯胺/聚己内酰胺导电纤维的制备及性能研究

以聚苯胺(PANI)为导电成分、聚己内酰胺(PA6)纤维为基体纤维,针对传统涂覆法中导电涂覆易脱落的缺陷,提出用溶解-涂覆方法制备具有导电耐久性的PANI/PA6涂覆型导电纤维.讨论了溶剂浓度、卷绕转数等对PA6基体纤维溶解行为、PANI/PA6纤维力学性能和导电性能的影响,并分析了所得PANI/PA6纤维的导电耐久性.结果表明,75%甲酸和100r/min转数为较优的工艺条件,在此条件下制备纤维的体积比电阻为4.3×101Ω·cm,且纤维具有较好的导电耐久性.     

乙二醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS导电纤维结构和性能的影响

通过湿法纺丝制备聚乙烯醇(PVA)/聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚对苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)共混纤维,为改善共混纤维的导电性能,在PVA/PEDOT∶PSS共混纺丝液中加入乙二醇,制备出掺杂不同乙二醇含量的共混纤维。探究了乙二醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和性能的影响,并分析机理。采用红外光谱、原子力显微镜、显微共聚焦激光拉曼光谱仪,高阻计和电子单纤维强力仪对共混纤维的结构和性能进行测试表征。结果表明,随着乙二醇掺杂量的增加,共混纤维电导率逐渐增加,最高达到15.9 S/cm;拉曼光谱显示乙二醇掺杂使PEDOT主链发生苯醌转变,PEDOT的主要特征峰发生红移;红外光谱显示掺杂不改变共混纤维的化学组成;原子力显微镜结果显示随着乙二醇掺杂质量分数的提高,PEDOT与过剩PSS发生相分离,共混纤维表面粗糙度增加;此外,随着乙二醇掺杂质量分数的提高,共混纤维的拉伸强度逐渐升高,断裂伸长逐渐降低。     

导电聚合物有序超薄膜结构及光电特性

采用LB 膜诱导沉积法制备聚(3, 4)乙烯二氧噻吩(PEDOT)高度有序导电聚合物薄膜.实验表明,聚(3, 4)乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺(PEDOT-PSS)纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;二次离子质谱(SIMS)和小角X 射线反射(XRR)分析表明十八胺-硬脂酸/聚(3, 4)乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺(ODA-SA/PEDOT-PSS)组装体优于十八胺/聚(3, 4)乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺ODA/PEDOT-PSS,具有更好的成膜性能,表面粗糙度小且稳定可控,薄膜具有较好的有序结构.设计了不同的测试结构,测量了复合膜的垂直电导率和水平电导率,研究了薄膜的直流电流-电压特性,采用变程跳跃模型(VRH)对结果进行了拟合,表明三维变程跳跃模型(3D-VRH)可以较好的解释多层膜中载流子的迁移.     

导电聚合物有序超薄膜材料特性的分析

首次采用LB膜诱导沉积法制备PEDOT高度有序导电聚合物薄膜,所采用的工艺是将十八胺(ODA)与聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)先形成ODA包裹PEDOT-PSS纳米粒子的组装体,然后再将其铺展于气/液界面,制备PEDOT-PSS复合LB膜.研究了复合单分子膜在气/液界面的成膜性能,对不同层数的LB膜进行了较为详细的微观分析和结构表征.采用UV-Vis光谱对不同层数的复合膜进行了表征,发现ODA-SA/PEDOT-PSS膜具有比ODA/PEDOT-PSS膜好得多的成膜性,这是由于生成的氨基酸改善了复合膜的成膜性;FT-IR和XPS分析表明固态复合膜中存在静电作用力,复合膜靠静电力在气/液界面进行组装.实验表明,PEDOT-PSS纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;在十八胺(ODA)和硬脂酸(SA)摩尔比2:1、亚相温度23℃、PEDOT-PSS浓度1×10-3mol/L、压缩速率5 mm/min、拉膜速率为1 mm/min的条件下薄膜具有较好的成膜性能.     

牵伸倍率对PEDOT PSS/PVA复合导电纤维结构与性能的影响

将合成的导电聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚对苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)与聚乙烯醇(PVA)共混, 通过湿法纺丝, 得到了电导率较高、力学性能良好、可进行机织的PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维, 研究了牵伸倍率对纤维导电性能、结构、热性能和力学性能的影响。结果表明: 随着牵伸倍率的增加, PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维表面的微纤数量增加, 结晶性能、热稳定性及力学性能均有所提高; 当PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维的牵伸倍率为4.0时, 其断裂强度、伸长率和初始模量分别为6.74 cN/dtex、5.95%和42.43 cN/dtex, 电导率可达到34.5 S/cm, 具有良好的应用性能。     

PA6/MMT纳米复合材料的制备与表征

采用原位聚合法制备PA6/MMT纳米复合材料。利用超薄切片法制备原子力显微镜观测样品,实现了对复合材料中纳米蒙脱土分散情况的原位观测。对复合材料进行了扫描电镜、差示扫描量热、热重、X射线衍射、单轴拉伸、缺口冲击等实验,结果表明,超薄切片法制备的PA6/MMT纳米复合材料原子力实验样品较好地实现了对纳米蒙脱土分散情况的原位观测。插层过程扩大了蒙脱土片层的间距,蒙脱土在基体中分散均匀。蒙脱土在基体中起到了异相形核作用,复合材料的结晶速率升高,热分解温度有所下降。拉伸强度与弹性模量随蒙脱土含量的增加而增加。相比于纯尼PA6,复合材料的冲击强度有不同程度的增加。     

Stretchable Conductive Polymers and Composites Based on PEDOT and PEDOT:PSS

The conductive polymer poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) (PEDOT), and especially its complex with poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS), is perhaps the most well‐known example of an organic conductor. It is highly conductive, largely transmissive to light, processible in water, and highly flexible. Much recent work on this ubiquitous material has been devoted to increasing its deformability beyond flexibility—a characteristic possessed by any material that is sufficiently thin—toward stretchability, a characteristic that requires engineering of the structure at the molecular‐ or nanoscale. Stretchability is the enabling characteristic of a range of applications envisioned for PEDOT in energy and healthcare, such as wearable, implantable, and large‐area electronic devices. High degrees of mechanical deformability allow intimate contact with biological tissues and solution‐processable printing techniques (e.g., roll‐to‐roll printing). PEDOT:PSS, however, is only stretchable up to around 10%. Here, the strategies that have been reported to enhance the stretchability of conductive polymers and composites based on PEDOT and PEDOT:PSS are highlighted. These strategies include blending with plasticizers or polymers, deposition on elastomers, formation of fibers and gels, and the use of intrinsically stretchable scaffolds for the polymerization of PEDOT.     

石墨烯/银导电复合材料的制备与表征

以天然鳞片石墨为原料,采用Hummer法制备氧化石墨,然后经过水解、超声分散、加还原剂和硝酸银反应得到石墨烯/银复合材料。采用紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、粒径分布仪(Auto sizer)、四探针(Four-Point Probes)等对制备的氧化石墨的氧化程度、石墨烯的结构、银颗粒在石墨烯上的分布和硝酸银的浓度对导电效率的影响进行了分析。实验结果表明,Hummer法可以制备出优质的氧化石墨烯。硝酸银浓度为0.15g/mol时石墨烯复合金属材料的导电性更佳。     

PA6/MgO导热复合材料的性能研究

以聚酰胺6(PA6)为基体,以超细氧化镁(MgO)为导热填料,利用硅烷偶联剂对MgO改性,制备了PA6/MgO导热复合材料。考察了不同MgO用量对其导热性能、力学性能以及熔体流动性的影响。结果表明:改性过的MgO在PA6基体中分散均匀,PA6/MgO复合材料的导热系数和拉伸强度随着MgO用量的增加而增大,其中在60%MgO用量时达到最大值;冲击强度、断裂伸长率以及熔体流动性都随着MgO用量的增加而减小。因此选用60%MgO用量制备的PA6/MgO导热复合材料,导热性能最佳。     

碳纳米管／PA6纳米复合材料的制备及力学性能

采用RAFT活性聚合反应在碳纳米管表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(二硫代酯化合物作RAFT试剂),并制备了碳纳米管/PA6纳米复合材料。利用FT-IR、TEM、SEM、TGA等测试方法表征接枝聚合物后的碳纳米管,考察了碳纳米管的用量对碳纳米管/PA6纳米复合材料力学性能的影响,并观察了碳纳米管/PA6纳米复合材料冲击断面形貌。结果表明,聚合物接枝到了碳纳米管表面,碳纳米管/PA6纳米复合材料的力学性能明显提高。     

纳米HA/PA6复合材料的体外生物活性

研究了PA6和纳米HA/PA6复合材料在模拟体液(SBF)中的行为变化,用IR,XRD,SEM和EDS等手段对材料的表面变化进行了分析,讨论了PA6和纳米HA/PA6复合材料的稳定性、亲水性和生物活性。结果表明:在SBF中PA6的吸水率大概在6%左右,纳米HA/PA6复合材料的吸水率有少量下降,PA6和纳米HA/PA6复合材料出现一定的溶解和降解。在SBF中,PA6表面形成Ca,P化合物中的Ca/P比例为1.12,与HA的理论值1.67有一定的差别;HA/PA6复合材料在其表面形成了HA沉积物和碳酸取代的磷灰石沉积物,Ca/P逐步变化为1.67,表现出较好的生物活性。复合材料表面沉积的HA和原来合成的HA具有相近的结晶形貌,该复合材料可作为优良的骨修复填充材料和组织工程支架材料。      

基于聚氨酯的PEDOT核壳分散体的制备及应用

通过在聚氨酯分散体中原位聚合成功制备了以聚氨酯(PU)乳胶粒子为核,聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)为壳的核壳分散体。改变单体EDOT与PU乳胶粒子的质量比,制备了一系列PEDOT-PU复合分散体,并通过红外光谱、透射电镜、动态光散射和四探针测试等手段进行了表征,探讨了核壳粒子形成过程。结果表明,EDOT与PU乳胶粒子质量比为1/10时,复合分散体的综合性能最佳,利用自制的复合分散体配制得到了抗静电涂料,并成功应用于PET、PVC、PP塑料基材。     

PA6/PA6IcoT相容共混物的结晶行为

采用差示扫描量热法研究了熔融共混聚己内酰胺/聚对(间)苯二甲酸己二胺(PA6/PA6IcoT)相容体系的结晶温度、结晶程度以及结晶动力学,并通过热台偏光显微镜、广角X射线衍射仪观察了PA6/PA6IcoT共混体系的结晶相形态和晶体结构。结果表明,共混物的结晶行为与其组成、结晶温度区域密切相关。在非等温结晶时,随着非晶态PA6IcoT含量的增加,PA6相的相对结晶度增加,部分晶体结构由γ晶型转变为较完善的α晶型。在较高温度区域结晶时,少量的PA6IcoT就能使串并的晶核分开,形成大量微小晶粒。当PA6IcoT含量继续增加时,球晶数目会减少但尺寸增大。等温结晶动力学研究发现,结晶速度随PA6IcoT含量的提高而下降,Avrami指数值在4.5～6之间,并随着结晶温度升高而增大。     

废弃LDPE / PA6 / LLDPE 复合膜回收再生的研究

以废弃缓冲空气垫( LDPE/ PA6/ LLDPE) 复合薄膜为基体材料,低密度聚乙烯接枝马来酸酐( LDPE-g-MAH)为相容剂,通过混合、挤出、吹塑工艺制备了LDPE/ PA6/ LLDPE 再生共混材料,并对相容剂添加量(质量分数)分别为3%,8%,12%,16%时再生共混材料的力学性能、阻隔性能、熔体流动性能和微观形态结构进行了测试与分析。结果表明,LDPE-g-MAH 的加入明显改善了尼龙和聚乙烯共混两相的界面相容性;相容剂添加量为3% ~8%的再生共混材料的阻隔性能较好,相容剂添加量为8% ~16% 的共混合金的力学性能得到了显著提高。