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研究与开发 康永·棒状聚苯胺 / 石墨烯导电复合材料性能研究

棒状聚苯胺 / 石墨烯导电复合材料

性能研究

康永
( 榆林市瀚霆化工技术开发有限公司，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 利用界面聚合法制得了棒状的聚苯胺，将所制得的产品与石墨烯进行复合得到了聚苯胺 / 石墨烯复合材料，随后利用
紫外分光光度计，红外光谱，XRD，扫描电镜等设备对聚苯胺及聚苯胺 / 石墨烯复合材料进行了结构和形貌表征，利用热重分析
仪对其热性能进行了分析，最后进一步利用循环伏安法测定其电性能。通过上述手段对聚苯胺以及聚苯胺 / 石墨烯复合材料的性
能进行了分析，并发现聚苯胺和石墨烯进行了成功的复合，复合后的材料也具有更好的性能。
关键词 ： 界面聚合法 ；结构形貌 ；耐热性能 ；导电性能 ；复合材料
中图分类号 ： TQ316.43 TQ316.6 文章编号 ： 1009-797X(2018)12-0007-07
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.12.002

聚苯胺虽然有制作简单，成本低廉等优点，但是 各种开光和仪表家庭显示机，大屏幕显示器以及移动
其加工性能不好，为了改善这种缺点，人们尝试了各 电话屏幕显示等 [16] 。
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种方法。这些方法有共聚，共混，以及往纳米方向发 石墨烯是由碳原子通过 sp 杂化轨道构成的，其
展等 [1~3] 。不但改善了其加工性能，还得到了某些特 为六角型的可以看成是呈蜂巢晶格的平面薄膜，石墨
殊的性能。现有的聚苯胺复合材料有 ：①表现出良好 烯的厚度和一个碳原子的厚度相当 [17~20] 。其是由苯六
的光，电，磁等性能，并在电池，光电转换等领域得 元环构成的，这种结构的材料具有很好的稳定性，是
到广泛应用的无机纳米复合材料，这些无机材料包括 一种很理想的纳米材料。石墨烯薄而硬，透明性好，
聚 苯 胺 / 碳 复 合 材 料， 聚 苯 胺 / 二 氧 化 钛 复 合 材 料， 吸光度低，导热性不错，导热性能优于碳纳米管和金
聚苯胺 / 四氧化三铁复合材料，这些无机复合材料的 刚石，常温下其电子迁移率大，高于纳米碳管或硅晶
电导率可调，优良的机械性能，透明度高，成本低廉 体，而电阻率只低，这方面的性能比铜和银更好，与
等优点 [4~10] 。② PANI/ 聚合物复合材料，这些材料包 其它材料相比为电阻率最小的材料。由于其电阻率极
括： PANI/PMMA 复 合 材 料，PANI/PVA 复 合 材 料， 低，所以电子跑的速度非常快，因此有望用来发展出
PANI/PS 复合材料。近年来，聚苯胺复合材料的研究 越来越薄导电速度越来越快的新一代性能更加杰出的
和应用越来越受到重视，现在关于聚苯胺复合材料的 电子元件或者是晶体管。
应用主要有全塑金属防腐技术，船舶防污技术，传感 石墨烯具有许多优异的性质。石墨烯中存在有键
器原件，抗静电技术，催化材料，隐身技术等等 [11~15] 。 能非常大的碳六元环，使得它在高温下结构保持不变，
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聚苯胺作为电致发光材料也具有广阔的前景，它 既具有良好的热稳定性 ； sp 杂化的排列轨道赋予其
可以应用在电致发光器上作为其电极材料，也可以直 极高的力学性能，碳原子以柔韧的方式连接在一起，
接作为发光材料。可以利用聚苯胺纳米颗粒用水或溶 在外界机械力的作用下，碳原子不用重新排列，原子
剂分散后所得到的溶液直接用来合成电致发光材料， 面就可以通过弯曲来适应外力，保持了结构的稳定性
操作过程简单，容易实现。例如，将成膜性能优良的 [21~23] ；每个碳原子都有一个未成键的电子，这些电子
聚苯胺纳米胶体进行分散后的溶液直接涂布于聚对苯 可以在晶体内自由移动，它的移动速度比一般半导体
二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯基体表面，这样所制得的 的大得多，致使石墨烯具有优异的电性能 [24~25] 。故本
纳米复合材料就能够应用为有机电致发光材料，目前，
作者简介 ：康永 (1981-)，男，博士，工程师，现从事复
利用这种方法已经实际制备出出各种性能优异的
合材料研究工作。
发光产品，如机动车前的牌照，发动机转盘，速度表盘， 收稿日期 ：2018-01-29

年
2018 第 44 卷 ·7·