Page 57 - 《橡塑技术与装备》2022年7期
P. 57
理论与研究 明皓 等·聚苯胺复合材料的制备及掺杂酸的影响研究
硅溶胶具有许多优良性质，如大比表面积、高吸附性、 氨水。
高分散度（数纳米到数十纳米）、耐火绝缘性、耐温抗 1.2 实验方法
氧化性等 [9] ，它的生产原料来源广泛、便于生产，价 实验通过化学氧化聚合法，对甲苯磺酸、对氨基
格低廉。硅溶胶在无机高分子涂料和有机涂料中广为 苯磺酸和柠檬酸作为掺杂酸，与硅溶胶复合，聚合合
应用 [10] 。 成聚苯胺 / 二氧化硅复合材料。
在三口瓶中依次加入 2.5 g 经二次减压蒸馏的苯
1 实验部分 胺单体和与苯胺摩尔比为 1:1 的硅溶胶，超声震荡形
1.1 主要仪器及药品 成乳白色的分散液，再加入 250 mL，pH 值 1.5 的酸，
仪器 ：高低真空扫描电子显微镜（JSM-6360 常温下 30 min 烈搅拌。将 6.126 g 过硫酸铵溶于酸中
LV），日本电子株式会社 ； X 射线衍射仪（D8 并在 6 h 内缓慢滴加到上述体系，搅拌并控制反应温
Advance），德国布鲁克公司 ；双电测四探针测试仪 度 30 ℃。反应结束后，抽滤，用无水乙醇及蒸馏水
（RTS-9），安合盟科技发展有限公司 ；傅立叶转换红 洗涤，干燥 24 h 后研磨，即得到聚苯胺 / 二氧化硅粉
外光谱仪（NEXUS 470），美国热电公司。 体样品。图 1 为化学氧化聚合法制备聚苯胺 / 二氧化
药品 ：苯胺，纳米硅溶胶，对甲苯磺酸，柠檬酸， 硅复合材料流程图。
对氨基苯磺酸，过硫酸铵，丙酮，聚乙烯吡咯烷酮，
图 1 化学氧化聚合法制备聚苯胺 / 二氧化硅复合材料流程图
2 结果与讨论 相对来说，对氨基苯磺酸作为掺杂酸时，制备的聚苯
2.1 表面形貌分析 胺颗粒更清晰，分散性更好。而柠檬酸掺杂的聚苯胺
图 2 为三种质子酸掺杂的 PANI 粉体的 SEM 图。 表面呈片层状，表面更加平整和致密。不同的掺杂酸
采用化学氧化聚合法制备不同酸掺杂的聚苯胺粉 种类很大程度上影响了材料的结构和表面形貌，呈片
体，除了柠檬酸掺杂的样品，其他两种掺杂态聚苯胺 层状的密实表面应用于防护涂层时，可能具有更好的
具有类似的形貌，均呈团簇的颗粒状，且粒径较均匀。 性能。
图 2 不同酸掺杂的 PANI 粉体的 SEM 图
2.2 X 射线衍射分析 的衍射峰，证明三种聚苯胺粉体均为掺杂态而非本征
图 3 为三种质子酸掺杂的 PANI 粉体的 X 射线衍 态，且样品结构较规整，具备良好的结晶度。柠檬酸
射图谱。对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸作掺杂酸时，样 掺杂的样品在 26°~29° 处的宽峰是聚苯胺分子链的垂
品呈现相似的图谱，在 8°、20° 和 27° 附近出现明显 直排列 ；而 35° 处的衍射峰也证明了相同反应条件下，
2022 第 48 卷 ·7·
年
