Page 105 - 《橡塑技术与装备》2022年9期

测试与分析 明皓 等·PANI/SiO 2 复合材料的制备与表征

PANI/SiO 复合材料的制备与表征
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明皓 1，2 ，贾修权 ，范文玉 ，谢宇 1
(1. 沈阳科技学院，辽宁 沈阳 110167 ；
2. 沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110870 ；
3. 沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142)

摘要 ： 众多导电聚合物中，聚苯胺作为常用的功能高分子，具备诸多优点。将聚苯胺与纳米二氧化硅粒子复合，制备的复合
材料可应用于防腐涂料、防污涂层、电子元件等。复合材料的结构和性能受到合成方法、反应条件和掺杂酸种类的影响。本文采
用化学氧化聚合法，在相同反应条件下制备了三种无机酸掺杂的聚苯胺复合二氧化硅产品，并对其进行了表征测试。结果表明，
磷酸作为掺杂酸时产率最高，但电导率最低 ；复合适量的二氧化硅可有效增大样品的产率和电导率 ；盐酸和硫酸掺杂的样品具有
相似的颗粒状表面形貌，磷酸样品则呈片层状 ；三种质子酸制备的复合材料均具备较好的结晶度。
关键词 ： 聚苯胺 ；纳米硅溶胶 ；复合材料 ；酸掺杂
中图分类号 ： TQ328.9 文章编号 ： 1009-797X(2022)09-0051-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2022.09.011

聚苯胺（PANI）是一种广泛应用的功能化导电聚 使用了三种无机酸分别作为前驱体，制备了不同酸掺
合物，其制备一般是由苯胺单体发生聚合反应，化学 杂的聚苯胺电极材料，其中磷钨酸制备的样品结晶性、
氧化聚合是常用的方法。苯胺单体聚合需要质子酸提 热稳定性均优于其他两种酸掺杂的样品。林玲玲等 [9]
供酸性环境并作为掺杂剂，过硫酸铵作为强氧化剂和 制备了盐酸、磷酸和樟脑磺酸掺杂的聚苯胺纳米纤维，
引发剂 [1] 。制备过程中，各组分摩尔比、掺杂酸的种类、 结果表明磷酸掺杂的样品在多巴胺检测中表现为优良
反应温度和时间等均会对 PANI 产品的结构和性能产 的稳定性。李建三等 [10] 通过化学氧化聚合法制备了以
生重要影响。不同掺杂条件制备的 PANI 由于其特殊 HCl、H 2 SO 4 、H 3 PO 4 、DBSA 和 TA 为掺杂酸的聚苯
的掺杂机制，制备性能稳定的产品常被用于防腐涂料 胺 / 丙烯酸树酯防污涂料，通过藻液挂板实验发现，5
的添加剂 [2~3] 。此外，在电极材料 [4] 、电子元件及药 种 PANI 复合材料作为海洋防污涂层时均有较好的抑
物检测 [5] 等领域也有大量关于聚苯胺材料的研究和应 藻效果，抑制率最高可达 51.74%。
用。纳米硅材料因其粒径小至几十到几百纳米，稳定 目前，用作 PANI 掺杂的质子酸主要分为无机酸
性良好且具备较高的熔点和硬度，早已成为化学和材 和有机酸。其中无机酸因为尺寸小、扩散快等优点常
料领域的研究热点 [6] 。纳米二氧化硅根据其存在的状 被使用。本文选择了三种无机酸，分别是盐酸、硫酸
态，可分为气相纳米二氧化硅粉体和纳米硅溶胶。其 和磷酸。在相同的反应条件下，制备了不同酸掺杂的、
中，纳米硅溶胶是纳米级 SiO 2 颗粒在溶剂或水中的分 不同 Si 百分含量的 PANI/SiO 2 复合材料，考察了产品
散液，具有一定的成膜溶解特性。将纳米硅材料作为 的产率和导电性能，并通过扫描电子显微镜、X 射线
填充粒子引入聚苯胺体系中，应用于涂料工业时，如 衍射仪等表征手段测试了复合材料的结构。
导电涂料，不仅不会影响涂层的电导率，还可增强涂
料的机械强度，并起到防尘、耐污、防火和抗老化的
作者简介 ：明皓 (1988-)，男，博士研究生，讲师，主要
作用。
从事环境功能材料、电化学工业水处理技术等数字研究工作。
对于聚苯胺材料或聚苯胺复合材料的制备和改
基金项目 ： 辽宁省教育厅科学研究经费项目
性，掺杂被视为一种简单、有效的方法 [7] 。改变掺杂 （20201362101）；沈阳科技学院科学研究项目（ZD-2021-06）；
酸的种类会影响材料的结构和导电性能。杨铁金等 [8] 沈阳科技学院校级创新团队。
收稿日期 ：2022-04-27

年
2022 第 48 卷 ·51·