Page 58 - 《橡塑技术与装备》2022年7期

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

掺杂酸的种类对样品的掺杂态有显著影响，进而导致 聚苯胺 / 二氧化硅复合材料的氧化还原程度发生了改
了样品结构和表面形貌的差异。 变，引入二氧化硅可以使不同酸掺杂的样品外观颜色
发生变化。SiO 2 添加量不会对样品的产率产生明显影
响，说明影响产率的主要因素依然是掺杂酸的种类。
相同条件下，产率最高的样品来自对氨基苯磺酸作为
掺杂酸。柠檬酸作掺杂酸时，SiO 2 的引入降低了产率，
原因可能是柠檬酸掺杂的 PANI 本体较致密，由 SEM
照片也可以看出该样品孔隙率较低，硅粒子不能高比
例的填充。
2.4 电导率分析
不同酸掺杂的 PANI/SiO 2 材料的电导率变化如表
2 所示。可以看出，三种有机酸掺杂的聚合物样品电
导率均较低。但 SiO 2 的加入显著提高了样品的电导率，
加入 20% 的硅溶胶电导率提升更明显。柠檬酸的电导
a ： p-TSA-PANI ； b ： p-ASA-PANI ； c ： CA-PANI
率在掺杂前后均相对较低，这与其形成了致密的片层
图 3 不同酸掺杂的 PANI 粉体的 XRD 谱图
结构有关。相同实验条件下，质子酸的种类决定了样
2.3 产率分析
品的掺杂程度，影响了材料的结构，进而导致不同的
表 1 为不同有机质子酸掺杂的 PANI/SiO 2 复合材
电导率变化。而引入适量的 SiO 2 可提高样品表面的孔
料的产率变化。
隙率，进而提高其电导率。
由表 1 可以看出，由于掺杂度受 pH 和电位的影响，
表 1 不同质子酸掺杂的 PANI/SiO 2 复合材料的颜色及产率
质子酸种类 对甲苯磺酸 对氨基苯磺酸 柠檬酸
SiO 2 添加量 /% 0 20% 25% 0 20% 25% 0 20% 25%
表观颜色 黑色 墨绿 墨绿 黑色 蓝绿 墨绿 黑色 墨绿 蓝黑
产率 /% 77.69 78.33 77.47 84.29 81.56 81.67 86.85 71.57 72.43

表 2 不同酸掺杂的 PANI/SiO 2 复合材料的电导率
质子酸种类 对甲苯磺酸 对氨基苯磺酸 柠檬酸
SiO 2 添加量 /% 0 20% 25% 0 20% 25% 0 20% 25%
.
-1
电导率 /(S cm ） 0.15 0.58 0.54 0.11 0.7 0.45 0.1 0.53 0.45
2.5 FT-IR 分析
图 4 为不同酸掺杂的 PANI 红外光谱图，三种掺
杂酸得出的红外谱图类似，均为掺杂态的聚苯胺。掺
杂后的样品改变最为显著的是聚苯胺链中的醌式氮原
子的振动吸收峰。本征态聚苯胺中 N—Q—N（Q 为醌
-1
环）特征振动吸收峰为 1 140 cm ，三种酸掺杂的样
-1
品吸收峰均向低频移动了大约 20 cm ，表明掺杂的
主要部位发生在醌式氮原子上，而不是苯式氮原子上。
图 5 显示了复合材料的主要特征吸收峰。由于
SiO 2 在复合产物中有较高的比例，因此 Si—O—Si 的
反对称伸缩振动和 Si—O—Si 键的对称伸缩振动峰
是最强的吸收峰，分别出现在 1 107 cm -1 和 80 cm -1
图 4 不同酸掺杂的 PANI 傅里叶红外光谱图
处，Si—O—Si 键的弯曲振动峰出现在 472 cm -1 处， 充。掺杂态聚苯胺主要特征吸收峰的再次出现表明产
可对应 SiO 2 单体的特征吸收峰，证明 SiO 2 可有效填 物中的聚苯胺是掺杂态聚苯胺。特征峰之一的芳环的

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