Page 68 - 《橡塑技术与装备》2019年24期（12月下半月塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

黑复合粒子的扫描电镜照片如图 4 所示 : 表 5 样品的导电率
-1
苯胺与表面活性剂摩尔质量比例 电导率 /(S . cm )
未加表面活性剂 4.186
1:1 1 121.617
2:1 1 065.807
3:1 740.433
4:1 1 523.551
5:1 4 142.052
6:1 1 029.946
7:1 1 095.309
8:1 1 085.017

为了更清晰地看出添加不同含量的阳离子表面活
性剂对导电性能的影响，可以从图 5 中清晰看出变化
趋势。
由图 5 可以看出，在苯胺 / 阳离子表面活性剂的
比例在 5 : 1 时，样品的电导率达到最高峰，数值是
图 4 样品的扫描电镜照片 4 142.052 S·cm 。
-1
从照片中可以看出，炭黑吸附聚合对复合材料的
颗粒形态有很为明显的影响。未加炭黑制备的 PANI
颗粒呈现表面光滑的晶体状 , 如图 4(a) 所示 ；而以导
电炭黑吸附聚合制备的 CB/PANI 颗粒形态有明显改
善，变得均匀、规整，粉料的堆密度也有较大的提高，
如图 4(c) 所示 ；由图 4(d) 可以看出，添加了阳离子
表面活性剂的聚苯胺 / 炭黑复合粒子的体系内的 CB/
PANI 的颗粒形态比 (c) 的更为细小而且堆积更加紧密，
均匀度和规整性也比 (c) 有所提高。
聚苯胺颗粒形态的改善对复合粒子的导电性能有
很为重要的影响。在水溶液中苯胺的化学聚合反应是
一个异相成核过程，体系中引入了均匀细小颗粒导电 图 5 苯胺 / 阳离子表面活性剂不同比例的条件下的电导
炭黑，苯胺首先被吸附到炭黑的表面，为苯胺生长提 率的曲线图
供了晶核，促使反应生成的聚苯胺呈均匀、规整的细 从图 5 可以明显地看出，除空白组、比例 3:1 和
小颗粒 [51~54] 。 比例 5:1 以外的其他各组的电导率的数值都在 1 000
在体系中添加进入阳离子表面活性剂后，由于表 S·cm -1 左右浮动，不像抛物线一样有逐渐上升地趋势，
面活性剂的一个显著特性是使溶液表面张力显著降低， 而是在比例 5:1 时突然升高，变化极大。在 3:1 时出
使得表面活性剂对炭黑表面具有吸附浸润作用，能够 现有明显地下降，可能是在压出的样片太脆，使得在
降低其表面能，因而使苯胺更容易的吸附在炭黑表面， 测试的过程中出现脆断造成的。
使得体系更为稳定 [55] 。 综上所述，苯胺 / 阳离子表面活性剂的最佳比例
2.2.2 阳离子表面活性剂用量对聚苯胺 / 炭 在 5:1。由于表面活性剂对炭黑表面具有吸附浸润作
黑复合粒子导电性能的影响 用，能够降低其表面能，因而使苯胺更容易地吸附在
添加不同的苯胺 / 阳离子表面活性剂摩尔比的复 炭黑表面。本实验所用的阳离子表面活性剂十六烷基
合粒子和未添加表面活性剂的复合粒子的电导率如表 三甲基溴化铵表面活性剂分子的一端带有与炭黑表面
5 所示。 含氧基团相互作用力较大的极性基团，带极性基团的
由表 6 可以看出，任何一组添加阳离子表面活性 一端易于吸附在炭黑表面，降低了炭黑的表面能，使
剂的电导率都比未添加表面活性剂的电导率要高出 3 得炭黑和苯胺之间有较大的范德华力作用，使得更多
个数量级。

·52· 第 45 卷 第 24 期